Vortici quantistici aiutano a scoprire i segreti della materia

Realizzati per la prima volta dei vortici all'interno dei bizzarri supersolidi, uno stato della materia nel quale gli atomi si dispongono come in un cristallo e allo stesso tempo sono superfluidi, ossia scivolano tra loro senza alcuna resistenza. L'esperimento, che conferma l'esistenza di questo bizzarro stato della materia, si deve al gruppo di ricerca guidato da Francesca Ferlaino, dell'Università di Innsbruck in Austria, ed è nature.com/articles/s41586-024-08149-7">descritto sulla rivista Nature. Il risultato è un passo in avanti verso la comprensione dei segreti della materia e permette anche di rispondere anche ad alcuni enigmi astrofisici, come le anomalie che si osservano nelle stelle di neutroni.

"Come il gatto di Schrödinger, che è sia vivo che morto, un supersolido è sia rigido che liquido", ha detto Ferlaino per descrivere la stranezza di questi materiali che esistono solo in particolarissime condizioni e che sono stati ottenuti in laboratorio solo poche volte, una di queste in un esperimento all'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche a Pisa nel 2019.

Teorizzati da decenni, i supersolidi sono materiali che si trovano in uno stato molto particolare, nel quale gli atomi sono disposti in modo regolare come un in un solido, ma allo stesso tempo possono scorrere tra loro senza alcun attrito, ossia in forma superfluida. Questa bizzarria è stata ora indagata più a fondo grazie all'esperimento che è riuscito a realizzare dei piccoli vortici all'interno del materiale.

E' stato un esperimento complesso, al quale i ricercatori hanno lavorato quasi un anno e che ora offre una nuova visione di come le caratteristiche superfluide e solide possono coesistere tra loro. Studi come questo aprono le porte allo sviluppo di materiali con proprietà quantistiche nuove e alla possibilità di "osservare, qui in laboratorio, fenomeni fisici che si verificano in natura solo in condizioni estreme, come nelle stelle di neutroni", ha aggiunto Ferlaino. Si ritiene infatti che alcune anomalie, ossia brusche accelerazioni dette glitch, che si osservano in questi oggetti cosmici, siano dovute proprio alla formazione di vortici nella materia supersolida della stella.