È uno dei concetti di base della fisica classica. Nei libri lo si trova citato come secondo principio della dinamica: afferma che l’accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale e nella stessa direzione della forza applicata su di esso, e inversamente proporzionale alla sua massa. In parole più semplici: spingendo un corpo in una direzione, questo comincerà ad accelerare in quella direzione; più è pesante, meno velocemente si muoverà. Suona assolutamente ragionevole. Eppure, i fisici della Washington State University hanno appena messo a punto un fluido che si comporta in modo diametralmente opposto: quando sottoposto a una forza, accelera nella direzione inversa. Come se la sua massa fosse negativa, per l’appunto. I dettagli della scoperta sono stati pubblicati sulle pagine della rivista Physical Review Letters.
“Quando si ha a che fare con una massa negativa”, spiega Michael Forbes, uno degli autori dello studio, “contrariamente a quello che avviene in condizioni ‘normali’, un corpo spinto in avanti viene in realtà tirato all’indietro”. Per creare il bizzarro composto, Forbes e colleghi hanno raffreddato degli atomi di rubidio a una temperatura di poco superiore allo zero assoluto, realizzando un cosiddetto condensato di Bose-Einstein. Si tratta di un peculiare stato della materia, teorizzato per l’appunto da Satyendra Nath Bose e Albert Einstein, in cui le particelle si muovono molto lentamente e si comportano macroscopicamente secondo le regole della meccanica quantistica (che in condizioni normali valgono invece solo a livello microscopico). In particolare, le particelle del condensato si muovono all’unisono come un superfluido, ovvero un fluido a viscosità nulla, che si muove senza dissipare energia.
Usando un laser, gli scienziati della Washington State University hanno rallentato gli atomi di rubidio, intrappolandoli in una “bolla” di pochi milionesimi di metro. Rompendo le pareti di tale bolla, gli atomi di rubidio superfluido, con massa ancora positiva, si sarebbero dovuti espandere in tutte le direzioni. Ma i fisici hanno scoperto che bombardando con un secondo laser il composto era possibile cambiarne una proprietà quantistica (lo spin) e renderne “negativa” la massa, nel senso che quando si rompono le pareti della bolla questo si contrae verso l’interno. “Spingendo il composto”, spiega ancora Forbes, “questo accelera all’indietro, come se urtasse un muro invisibile”.
Sebbene già in passato siano stati creati fluidi a massa negativa, sottolineano ancora gli autori del lavoro, il loro è il primo esperimento in cui è possibile modificare dall’esterno con precisione le proprietà del composto: “Abbiamo ottenuto un preciso controllo della natura della massa negativa, senza nessuna complicazione”, conclude Forbes, “il che ci dà la possibilità di studiare in dettaglio un fenomeno così peculiare”. Il risultato permetterà di comprendere meglio fenomeni analoghi che avvengono in ambito cosmologico, all’interno di buchi neri e stelle di neutroni.
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