Oltre ai ben noti stati di base della materia - solido, liquido, gas e plasma - nei laboratori sorgono molti stati esotici. Uno di questi, noto come "corpo superduro", è stato confermato solo pochi anni fa, e ora i ricercatori dell'Università di Innsbruck lo hanno creato in una nuova forma bidimensionale.
Un corpo superduro non è proprio quello che potrebbe sembrare a prima vista. In sostanza, i suoi atomi si trovano in una struttura cristallina rigida, come in un normale solido, ma possono anche fluire con viscosità nulla, come un liquido superfluido. Sembra paradossale, ma gli scienziati lo considerano teoricamente possibile sin dagli anni '60 e nel 2017 è stato finalmente confermato sperimentalmente.
Diversi gruppi di ricercatori hanno creato corpi superduri usando un altro stato della materia chiamato condensato di Bose-Einstein (BEC). Il condensato è costituito da una nube di atomi di gas a bassa densità, raffreddata quasi allo zero assoluto, a quel punto mostra strane stranezze quantistiche che di solito non si vedono su scale così grandi. Tutti gli atomi nel BEC esistono contemporaneamente in ogni punto della nuvola, un fenomeno chiamato delocalizzazione.
In esperimenti precedenti, i corpi superduri sono stati creati unidimensionali, in modo che gli atomi potessero fluire solo in una direzione. Ora gli scienziati di Innsbruck hanno dato loro una dimensione completamente nuova, trasformandoli in movimento su un filo, in movimento su un foglio di carta. Questo BEC consisteva di atomi di disprosio (una terra rara, metallo grigio argento) e le interazioni magnetiche tra gli atomi li facevano raccogliere in goccioline, che a loro volta si allineavano.
"Di solito penseresti che ogni atomo si trovi in una certa goccia, senza alcun modo di interporsi tra di loro", afferma Matthew Norcia, autore dello studio. “Tuttavia, nello stato superduro, ogni particella è delocalizzata su tutte le gocce che esistono simultaneamente in ogni goccia. Fondamentalmente, hai un sistema con un numero di regioni ad alta densità (goccioline) che hanno gli stessi atomi delocalizzati. "
Gli scienziati affermano che questa scoperta potrebbe consentire ai fisici di esplorare una gamma completamente nuova di stranezze quantistiche oltre la portata di un corpo superduro unidimensionale.
"Ad esempio, in un sistema superduro bidimensionale, puoi studiare come si formano i vortici in un foro tra diverse goccioline adiacenti", afferma Matthew Norcia. "I vortici teoricamente descritti non sono ancora stati dimostrati, ma rappresentano un'importante conseguenza della superfluidità".
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
2021-08-22 12:58:01
Autore: Vitalii Babkin