Ottenuto il primo supersolido in 2D, inseguito da decenni

nuove tecnologie Sep 03, 2021

Creato in laboratorio il primo supersolido in 2D, un materiale quasi magico realizzato sfruttando le bizzarrie quantistiche che possiede contemporaneamente le proprietà di un solido e quelle di un superfluido.

A realizzarlo dopo decenni di tentativi è stato il gruppo di ricerca  dell’Università austriaca di Innsbruck guidato dall’italiana Francesca Ferlaino, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature.

Quando si entra nel mondo dei quanti si aprono le porte di una sorta di paese delle meraviglie in cui possono avvenire fenomeni talmente incredibili dall’andare oltre la nostra comprensione logica, uno di questi sono i supersolidi. Si tratta di uno stato della materia di cui, considerando i bizzarri comportamenti dei quanti, ne era stata ipotizzata l’esistenza a partire dagli anni ’50. La particolarità di questi supersolidi sta nel fatto che in determinate condizioni un materiale può avere una struttura cristallina (quindi essere solido) e allo stesso tempo essere superfluido (ossia non generare nessun attrito, in linea teorica un materiale superfluido può scivolare all’infinto).

Da allora decine di gruppi di ricercatori si sono cimentati nel tentare di trasformare in realtà questi comportamenti previsti solo in linea teorica. Nel 2019 tre diversi gruppi, tra i quali quello dell’Istituto nazionale di ottica di Pisa del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ino), erano riusciti a farlo ma solo con singoli ‘droplet’, in una singola dimensione.

Ora il gruppo di Ferlaino è riuscito a disporre tanti droplet a formare un reticolo bidimensionale, una struttura ordinata come un cristallo ma che esprime tutte i bizzarri comportamenti quantistici previsti. Quando si va infatti nel mondo dei quanti anche i più basilari fondamenti logici vengono a mancare, tra questi la ‘localizzazione’, ossia che una particella esista in uno specifico punto.

“Normalmente penseresti che ogni atomo si trovi in uno specifico droplet, senza possibilità di scambiarsi con gli altri”, ha spiegato Matthew Norcia, uno dei ricercatori del gruppo. “Tuttavia, nello stato supersolido, ogni particella è delocalizzata in tutti i droplet ossia esistono simultaneamente in ciascuna droplet”.

In altre parole, i bizzarri comportamenti esistenti su scala quantistica permettono all’interno di questo scenario costruito dai ricercatori di far emergere il comportamento supersolido in tutti i punti, i droplet, e allo stesso tempo. L’esperimento fatto dai ricercatori svizzeri apre ora le porte a nuove prospettive nel mondo della ricerca, “ad esempio nello studio di come si formino i ‘vortici’ nei vuoti che esistono tra i droplet vicini”, ha spiegato Ferlaino. “Un fenomeno – ha aggiunto – descritto a livello teorico e non ancora dimostrato ma che rappresenta un’importante conseguenza della superfluidità”.

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