{"id":23568,"date":"2024-05-30T16:24:35","date_gmt":"2024-05-30T14:24:35","guid":{"rendered":"\/?p=23568"},"modified":"2024-08-21T09:37:41","modified_gmt":"2024-08-21T07:37:41","slug":"a-step-forward-in-the-knowledge-of-supersolids","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ino.cnr.it\/?p=23568","title":{"rendered":"Un passo avanti nella conoscenza dei \u201csupersolidi\u201d"},"content":{"rendered":"
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Procede a passi spediti la ricerca sul supersolido<\/strong>, la nuova fase della materia a meta\u0300 strada fra lo stato cristallino e quello superfluido, osservata per la prima volta nel 2019 a Pisa in un gas ultrafreddo di atomi magnetici da un gruppo di ricerca dell\u2019Universita\u0300 di Firenze e dell\u2019Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino).<\/p>\n

Una nuova pubblicazione su Nature<\/strong>, sempre a cura dello stesso team di ricerca, indaga quanto i supersolidi – che seguono le leggi della meccanica quantistica- differiscano dai cristalli e, per altro verso, dai superfluidi. Il gruppo toscano ha affrontato e risolto il problema misurando per la prima volta una quantita\u0300, la \u201cfrazione superfluida\u201d che caratterizza esattamente le proprieta\u0300 del supersolido, cioe\u0300 quanto si comporta come un solido e quanto come un superfluido.<\/p>\n

\u201cLa tecnica di misura della frazione superfluida – spiegano i coordinatori Giovanni Modugno<\/strong>, docente di Fisica della materia all\u2019Universita\u0300 di Firenze e associato Cnr Ino, e Augusto Smerzi<\/strong>, dirigente di ricerca presso Cnr Ino, ambedue afferenti anche al Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non lineare (LENS) – si basa sul fenomeno delle oscillazioni Josephson, dal nome del fisico Brian Josephson, premio Nobel per la fisica nel 1973. Quando due superfluidi vengono separati da una barriera, ad esempio un potenziale dato da un fascio laser, essi possono ancora scambiarsi particelle l\u2019uno con l\u2019altro, al contrario di quanto avviene per due fluidi normali. Si tratta di un fenomeno di meccanica quantistica e si chiama, appunto, effetto tunnel quantistico. Il numero di particelle nei due superfluidi tende cosi\u0300 a oscillare nel tempo\u201d.<\/p>\n

Nel supersolido, questo passaggio di particelle avviene in assenza di barriere imposte dall\u2019esterno, proprio perche\u0301 per la sua natura vengono a formarsi strutture parzialmente cristalline, che costituiscono una sorta di barriere spontanee. Il gruppo di ricerca ha eccitato in modo opportuno il sistema con un laser per avviare il trasferimento di particelle, osservando l\u2019esistenza di oscillazioni Josephson stabili nel tempo. Il gruppo ha poi scoperto che la frequenza delle oscillazioni Josephson e\u0300 determinata proprio dalla frazione superfluida, cioe\u0300 la capacita\u0300 del sistema di scambiarsi le particelle, e ne permette quindi una misura diretta.<\/p>\n

\u201cIl risultato ottenuto \u2013 proseguono i ricercatori – e\u0300 importante perche\u0301 lega il concetto forse un po’ astratto di frazione superfluida proprio alla possibilita\u0300 per le particelle di spostarsi da un picco di densita\u0300 all\u2019altro. Questa possibilita\u0300 non e\u0300 presente ne\u0301 per i superfluidi ordinari, che non hanno picchi di densita\u0300, ne\u0301 per i cristalli, in cui le particelle sono bloccate nei picchi di densita\u0300. Le oscillazioni Josephson spontanee sono percio\u0300 una caratteristica unica dei supersolidi\u201d.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La frazione superfluida era stata proposta teoricamente piu\u0300 di 50 anni fa da Antony Leggett, premio Nobel per la fisica nel 2003, ma mai misurata in un supersolido fino ad adesso. La frazione superfluida puo\u0300 variare da 1 (superfluido ordinario) fino a 0 (solido classico), assumendo i valori intermedi per un supersolido. Nell\u2019esperimento di Pisa, i ricercatori hanno dimostrato di poter controllare la frazione superfluida in tutto il range da 0 a 1, aumentando o diminuendo la profondita\u0300 del reticolo cristallino che forma il supersolido.<\/p>\n

\u201cLa misura della frazione superfluida di un supersolido \u2013 concludono i ricercatori – apre le porte all\u2019investigazione di numerose proprieta\u0300 particolari che differenziano i supersolidi dai superfluidi. L\u2019innovativa tecnica di misura basata sull\u2019effetto Josephson, inoltre, puo\u0300 essere applicata agli altri sistemi fisici candidati ad ospitare fasi supersolide, anche in materiali complessi e macroscopici come superconduttori ed elio liquido, permettendo di ampliare la conoscenza e le possibili applicazioni di questa nuova fase della materia\u201d.<\/p>\n<\/div>\n

Maggiori informazioni a questo link<\/a><\/p>\n

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