ROMA – Passi avanti nella fisica del futuro. Un esperimento ha dimostrato che il supersolido, una nuova forma di materia scoperta nel 2018 che unisce le caratteristiche di un solido con quelle di un superfluido, puĆ² ruotare senza inerzia. Protagonista della ricerca ĆØ un team dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Cnr-Ino), del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens) di Firenze e del Dipartimento di fisica e astronomia dell’UniversitĆ di Firenze che ha pubblicato lo studio su Science (āEvidence of superfluidity in a dipolar supersolid from nonclassical rotational inertiaā DOI: 10.1126/science.aba4309).
Due anni fa, gli stessi ricercatori avevano dimostrato che un gas superfluido a temperature molto basse ā il cosiddetto condensato di Bose-Einstein ā puĆ² sviluppare una struttura solida se gli atomi nel gas sono fortemente magnetici: il supersolido. Gli atomi si comportano infatti come potenti magneti, interagendo fra loro in modo da formare una struttura periodica; essi, tuttavia, non sono bloccati e possono muoversi liberamente attraverso il sistema, come in un superfluido. In questa nuova ricerca gli studiosi hanno verificato lāesattezza delle teorie di 50 anni fa del premio Nobel A. J. Leggett, che aveva ipotizzato lāesistenza del supersolido e aveva argomentato che il nuovo stato della materia avrebbe dovuto avere unāinerzia intermedia tra quella di un superfluido e quella di un solido normale.
āPer mettere in rotazione un materiale normale (solido, liquido o gassoso), bisogna imprimergli una certa forza ā spiega Luca Tanzi del Lens e del Cnr-Ino ā, cioĆØ dargli una certa velocitĆ che ĆØ quantificata attraverso il cosiddetto momento di inerzia.Ā Ć noto che i superfluidi come l’elio liquido ruotano senza inerzia perchĆ© le loro particelle sono delocalizzate lungo tutto il sistema, per cui intuitivamente non si puĆ² seguire il moto delle singole particelle. Ma cosa sarebbe successo al supersolido, stato dalla doppia natura?ā.
I ricercatori hanno usato una tecnica simile al pendolo di torsione dellāelio, con il gas che ruotava avanti e indietro come se fosse attaccato a una molla. Dalla frequenza di oscillazione, si puĆ² dedurre se l’inerzia ĆØ grande, come in un solido, o molto piccola, come in un superfluido. āAbbiamo scoperto ā afferma Carlo Gabbanini del Cnr-Ino – che la frequenza di oscillazione ĆØ piccola, il che implica che anche l’inerzia del supersolido ĆØ piccola, quasi uguale a quella dei superfluidi standard, sebbene il supersolido abbia una struttura solida molto chiaraā.
āQuesta osservazione ā commenta Giovanni Modugno, docente di Fisica della materia presso il Dipartimento di fisica e astronomia dellāUniversitĆ di Firenze e coordinatore della ricerca – dimostra la coesistenza nel supersolido della superfluiditĆ e di una struttura solida, una svolta concettuale nella fisica della materia. Sebbene il supersolido sia piccolo e viva in condizioni estreme di temperatura e pressione ā quindi non puĆ² essere portato fuori dal laboratorio senza distruggerlo ā rappresenta un terreno di prova molto importante per idee su materiali innovativi. I fenomeni che stiamo riscontrando nel supersolido hanno unāanalogia fortissima con i superconduttori. La speranza ĆØ che un giorno, avendo compreso tutte le proprietĆ di base del supersolido, sia possibile progettarle su altri tipi di superfluidi e superconduttori che possano vivere anche fuori dal laboratorioā.
Importanti le prospettive di sviluppo. āGli eccellenti risultati ottenuti da questa importante linea di ricerca mostrano come gli atomi ultrafreddi possano fare da base per la simulazione di altri dispositivi quantistici. Il Cnr sta investendo su questo aspetto, creando a Firenze e Pisa una infrastruttura nazionale per la realizzazione di coprocessori quantistici che verranno presto messi a disposizione anche del settore produttivoā, conclude Francesco Saverio Cataliotti, direttore del Cnr-Ino.
FONTE: Ufficio Stampa CNR.