Un team di ricercatori del Cnr, dell'Università di Firenze e del Laboratorio europeo di spettroscopie non lineare (Lens) ha osservato la prima "pioggia quantistica", la formazione di file di gocce quantistiche in miscele di atomi ultrafreddi.
Il fenomeno è dovuto alla tensione superficiale che, analogamente a quanto osservato nei liquidi classici, provoca la rottura di un filamento atomico in gocce per minimizzare la superficie di interfaccia.
Lo studio, si
spiega in una nota, pubblicato su Physical Review Letters,
costituisce un passo in avanti nella conoscenza dei liquidi
quantistici e nello sviluppo di nuove tecnologie "atomiche".
Il fenomeno è stato osservato nel laboratorio di Miscele
quantistiche dell'Istituto nazionale di ottica del Cnr
(Cnr-Ino). Questo risultato ha importanti implicazioni per la
comprensione e manipolazione di nuove forme di materia. Hanno
collaborato anche ricercatori delle Università di Bologna, di
Padova e dei Paesi Baschi (Upv/Ehu). Nella fisica dei fluidi è
noto che la tensione superficiale di un liquido, dovuta alle
forze di coesione intermolecolari, tende a minimizzare la
superficie di interfaccia. Questo meccanismo è alla base di
fenomeni macroscopici come la formazione delle gocce di pioggia
o delle bolle di sapone. La tensione superficiale è anche
all'origine del fenomeno dell'instabilità capillare, nota anche
come instabilità di Plateau-Rayleigh, per cui un sottile getto
di liquido si rompe formando una sequenza di goccioline. "In un
gas atomico raffreddato a temperature prossime allo zero
assoluto - spiegano i ricercatori -, gli atomi perdono la loro
individualità e seguono le leggi della meccanica quantistica. In
particolari condizioni questi sistemi, benché rimangano nella
fase gassosa, si comportano come liquidi". Grazie alla capacità
di controllare con grande precisione le interazioni fra gli
atomi, i fisici sono capaci, già da alcuni anni, di formare
gocce quantistiche (quantum droplet) da gas ultrafreddi. Il team
sperimentale, guidato dalla ricercatrice del Cnr-Ino Alessia
Burchianti, ha studiato, mediante tecniche di imaging e
manipolazione ottica, l'evoluzione dinamica di una singola
goccia quantistica formata a partire da una miscela ultrafredda
di atomi di potassio e rubidio.
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