Un nuovo stato della materia: il supersolido (C.N.R.)

Da sempre eravamo abituati a conoscere 4 forme principali dello stato della materia, vale a dire: solido, liquido, gassoso e plasma. Recentemente, però, è stato descritto un 5° stato: il supersolido, che ha la struttura di un solido, la proprietà di un superfluido ed il comportamento che seguono le leggi della meccanica quantistica.

La scoperta è stata descritta sul Psysical Review Letters del 03 Aprile 2019, a cura di un Team di Ricercatori dell’Università di Firenze e del CNR-INO di Pisa. Come siamo soliti fare nel caso di news scientifiche provenienti dal CNR, ci affidiamo alla lettura del relativo Comunicato Stampa.

Questo nuovo stato della materia, che unisce le caratteristiche di un solido – particelle disposte in una struttura fissa, periodica – con quelle di un superfluido – assenza di viscosità e di attrito – presenta proprietà nuove e ancora largamente inesplorate. I ricercatori dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino), del Dipartimento di fisica e astronomia dell’Università di Firenze e del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens), insieme al supporto teorico dell’Università di Hannover, lo hanno studiato in un gas di atomi magnetici ultrafreddi, realizzato in laboratorio con atomi di disprosio portati a temperature vicino allo zero assoluto (-273,15 °C). Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters (“Observation of a dipolar quantum gas with metastable supersolid properties” doi: 10.1103/PhysRevLett.122.130405).

“I ricercatori fin dagli anni ’60 hanno provato a realizzare questo stato della materia, previsto dalle leggi della meccanica quantistica – spiega Giovanni Modugno, docente di Fisica della materia presso l’Università di Firenze –; dopo aver provato con l’elio, i tentativi si sono indirizzati verso i condensati di Bose-Einstein, insiemi di bosoni ultrafreddi in cui le particelle sono in uno stato superfluido. E proprio attraverso un condensato di Bose-Einstein, realizzato con un particolare tipo di atomi molto magnetici, oggi siamo riusciti ad arrivare all’osservazione di un supersolido che si basa solo sull’interazione tra gli atomi”. Gli atomi si comportano infatti come potenti magneti, interagendo fra loro in modo da formare una struttura periodica; gli atomi, tuttavia, non sono bloccati e possono muoversi liberamente attraverso il sistema, come in un superfluido. “L’eccezionalità è che i condensati di Bose-Einstein hanno poco a che vedere con i solidi. Questa è la prima volta che si realizza un solido con particelle bosoniche identiche fra loro e perciò indistinguibili, che restano libere di muoversi, proprietà tipiche dei superfluidi. Abbiamo fatto la scoperta sperimentale in un nuovo laboratorio presso il Cnr-Ino di Pisa, grazie alle idee innovative ed al lavoro creativo del team di cui fanno parte sia ricercatori esperti che giovani, tra cui Eleonora Lucioni e Luca Tanzi. Che la nostra scoperta sia interessante e apra una nuova direzione per comprendere le proprietà dei materiali quantistici ce lo rivela il forte interesse della comunità scientifica, con i principali laboratori esteri che si sono lanciati immediatamente a riprodurre il nostro sistema per esplorarne le proprietà, come ha riportato un recente articolo su Physics. È così partita la competizione per scoprire le proprietà di questo nuovo stato della materia, nella quale spero che avremo il massimo supporto dalle istituzioni di ricerca italiane”.

“Questo difficile esperimento e questo bel risultato sono il frutto di una stretta collaborazione, tra il gruppo di Firenze e il nostro gruppo di Pisa – dicono Carlo Gabbanini e Andrea Fioretti del Cnr-Ino di Pisa – con competenze complementari che ci permettono di lavorare in modo innovativo.  Grazie al supporto del Cnr-Ino, dove questo progetto ha trovato competenze di livello internazionale sulla fisica atomica e sui laser, siamo riusciti a creare un ambiente di ricerca stimolante che sta attirando giovani da tutta Italia. Ora contiamo su un supporto importante da parte dei nostri referenti istituzionali per potenziare una ricerca di punta in un clima internazionale estremamente competitivo”.

Roma, 16 aprile 2019

Allegata immagine illustrativa dell’esperimento, libera da copyright.

Didascalia: nell’esperimento, l’evoluzione temporale (da sinistra a destra) della nuova fase con caratteristiche supersolide (riga centrale) appare tra un condensato di Bose-Einstein ordinario (riga in alto) e una già nota fase di gocce quantistiche disordinate (riga in basso).  Si nota la formazione di una struttura periodica (qui nello spazio degli impulsi) fra una fase omogenea (la BEC) e una disordinata (le gocce).

 La scheda

 Chi: Cnr-Ino, Unifi

Che cosaPhysical Review Letters (“Observation of a dipolar quantum gas with metastable supersolid properties” doi: 10.1103/PhysRevLett.122.130405)

Per informazioni:
Carlo Gabbanini – Cnr-Ino  carlo.gabbanini@ino.cnr.it

Andrea Fioretti Cnr-Ino andrea.fioretti@ino.cnr.it

Ufficio stampa:
Emanuele Guerrini Ufficio stampa Cnr emanuele.guerrini@cnr.it
06.4993.264

Capo ufficio stampa:
Marco Ferrazzoli marco.ferrazzoli@cnr.it  ufficiostampa@cnr.it 06 4993 3383 skype marco.ferrazzoli1

______________________________________________________________________________________________

Post n° 293  (08° del 2019) Inserito il  29 Aprile 2019  –  Testo di giuliani gian carlo – Foto by Comunicato Stampa (CNR)

Presentazione del Blog di Formazione-Sanitaria.it 

(Legenda: Testo  –  Collegamenti-Link  –  Testo rilevante senza collegamenti)

________________________________________________________________________________

N.B.: Tali contributi non forniscono indicazioni o consigli medici, ma riportano solo Dati Scientifici provenienti dalla Letteratura Medica, costituiti dai risultati di Studi Epidemiologici e/o Clinici.

By |2019-04-29T23:02:52+01:00Aprile 29th, 2019|Categories: Notizie dal Mondo della Scienza|Tags: |

About the Author:

Giuliani Gian Carlo
Giuliani Gian Carlo [Torino 1957]: Laureato in Medicina e Chirurgia (UniTo 1982) e Specialista in Medicina Interna (UniTo 1989). Tra i Master conseguiti segnalo quelli in "Giornalismo Scientifico e Comunicazione Istituzionale della Scienza" (UniFe 2014) e quello in Nutrizione Clinica (UniCusano 2019) - Medico Responsabile della Medicina LungoDegenza di Villa Iris dal 1996 - Autore/Co-Autore di oltre 60 Pubblicazioni Scientifiche, 5 Volumi sull'Assistenza e 2 Monografie - Progettista di Eventi Formativi ECM Residenziali per le Professioni Sanitarie, avendo organizzato oltre 80 Corsi ECM per Formazione-Sanitaria nel periodo 2011-2019 e collaborato ad altri con proprie relazioni - Cultore di Terapie Non Farmacologiche - Istruttore BLSD Salvamento Agency - Operatore di Training Autogeno ecc. ecc. [Ultimo Aggiornamento: 29/03/2019]