Un nuovo tipo di supersolido in un condensato di Bose-Einstein dipolare. Sicuramente avrete familiarità con i 3 principali stati della materia: liquido, solido e gassoso. Forse però, non sapete che non sono gli unici stati esistenti: ad esempio ci sono i supersolidi.
Nello stato di supersolido le particelle sono disposte in modo da formare il reticolo di un cristallo rigido ma possono tuttavia scorrere su un solido senza alcun attrito. Questo, ad alcuni di voi, potrà sembrare contraddittorio, eppure è uno stato previsto e permesso dalla meccanica quantistica.
Un gruppo di ricercatori dell’Università di Aarhus, in Danimarca, ha recentemente condotto uno studio per esplorare la supersolidità in condensati di Bose-Einstein dipolari (BEC). E cosa sono, vi chiederete, i condensati di Bose-Einstein? sono stati della materia in cui atomi distinti, raffreddati allo zero assoluto, si uniscono in una singola entità quantistica (li hanno persino ottenuti nello spazio).
E cosa hanno trovato di così eccezionale? Un punto critico in cui si verifica la cristallizzazione ed emerge una nuova fase supersolida, caratterizzata da un regolare andamento a nido d’ape con una superfluidità quasi perfetta.
E cosa è la superfluidità, allora? è un ulteriore stato della materia, caratterizzato dalla completa assenza di viscosità, dall’assenza di entropia e dall’avere conducibilità termica infinita. C’è chi crede per esempio che la materia oscura avvolga le galassie sotto forma di superfluido.
Questo, in poche parole, significa che i condensati dipolari possono essere supersolidi. Che poi è esattamente quello che i ricercatori speravano di ottenere.
Quello che invece non si aspettavano di trovare è in che modo questi fluidi quantistici cristallizzano: “Quando mettiamo un cubetto di ghiaccio in un bicchiere d’acqua, ci vorrà un po’ di tempo prima che si sciolga completamente“, ha detto Zhang a Phys.org. “In altre parole, l’acqua può coesistere in forma liquida e solida durante il suo scioglimento o congelamento e questo comportamento è tipico di molte altre sostanze. Con nostra sorpresa, abbiamo scoperto che il nostro supersolido si congela in un modo particolare, per cui gli atomi sono completamente liquidi o completamente solidi, e il fluido e il cristallo diventano praticamente identici proprio nel punto in cui le due fasi si trasformano senza coesistenza.”
Le analisi condotte da Pohl, Zhang e Maucher hanno svelato un nuovo tipo di supersolido molto diverso da quello che avevano inizialmente previsto. Invece degli atomi disposti in un tipico reticolo, il fluido quantico dipolare si è trovato a formare una struttura a forma di nido d’ape. Al contrario però del miele, che è un fluido viscoso, gli atomi dipolari possono muoversi liberamente attraverso il superfluido.
I ricercatori hanno trovato questa particolare forma di materia, in cui le particelle possono fluire attraverso un reticolo regolare tenuto insieme e formato dal liquido stesso e con una viscosità praticamente nulla, estremamente affascinante. Come dargli torto?
FONTE: Phys.org
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