Scienza: confermato il Supersolido, nuovo stato della materia

Quando la materia si raffredda sopra lo zero assoluto, cominciano ad emergere fenomeni curiosi. Uno di loro è stato recentemente scoperto da un gruppo di ricercatori che hanno confermato l’esistenza del supersolido: stato della materia condensata che possiede contemporaneamente una struttura cristallina e le proprietà di un superfluido, in particolare i suoi atomi possono scorrere senza attrito.

I ricercatori del Politecnico Federale di Zurigo (ETH), sono riusciti a trovare per la prima volta questo stato insolito attraverso un esperimento. I risultati dell’esperimento sono stati pubblicati da ETH nel web questo 1 marzo così come sulla rivista Nature.

Solido e liquido allo stesso tempo? Come è possibile?

Solido, liquido o gassoso sono i tre stati della materia chiaramente definiti dalla scienza. È difficile immaginare che le sostanze potrebbero esibire contemporaneamente proprietà di due o anche tre di loro. Tuttavia, proprio questo fenomeno può essere trovato in fisica quantistica, dove la materia può mostrare caratteristiche che a prima vista sembrano escludersi a vicenda.

Il supersolido è un esempio di uno di questi stati paradossali. In questa condizione atomi combinano una struttura cristallina, anche se entrambi hanno caratteristiche di superfluido, in cui le particelle si muovono senza attrito.

Come lo hanno scoperto?

I ricercatori ETH hanno messo una piccola quantità di gas di rubidio in una camera a vuoto e raffreddata ad una temperatura di pochi miliardesimi di gradi Kelvin sopra lo zero assoluto, in modo da spingere gli atomi a condensarsi in ciò che è noto come “condensato di Bose-Einstein”. In questo peculiare stato di meccanica quantistica è risultato comportarsi come un superfluido.

I ricercatori, poi, hanno messo in un dispositivo tale condensa con due camere di risonanza ottica intersecate, ciascuna delle quali era costituita da due piccoli specchi opposti di fronte. Poi la condensa è stata illuminata con luce laser, che è stata dispersa in entrambe le camere.

La combinazione di questi due campi di luce nelle camere di risonanza ha causato che gli atomi condensati hanno assunto una struttura simile ad un cristallo. Allo stesso tempo il condensato aveva conservato le sue proprietà di superfluido, visto che i suoi atomi potevano tuttavia fluire senza apporto di energia, che è impossibile in un solido normale.

Prima l’esperimento realizzato dall’ ETH, il supersolido era uno stato teorico. La ricerca ETH ha confermato l’idea di uno studio condotto nel 1969, che aveva suggerito che il superfluido avrebbe potuto anche avere una struttura cristallina.