La supersolidità è un paradossale stato, nel quale la materia è contemporaneamente cristallizzata e superfluida. Predetta 50 anni fa, questa fase altamente non intuitiva, che mostra proprietà alquanto antitetiche, è stata a lungo ricercata nell’elio superfluido. Dopo decenni di sforzi teorici e sperimentali, una prova inequivocabile nell’elio è ancora mancante. Oggi, due gruppi di ricerca guidati da Francesca Ferlaino, uno all’istituto di fisica sperimentale dell’Università di Innsbruck e l’altro all’Istituto di Ottica Quantistica e Informazione Quantistica dell’Accademia delle Scienze Austriaca, riferiscono l’osservazione di tratti caratteristici di questo stato esotico in gas atomici ultrafreddi. Simili risultati sono stati, indipendentemente, ottenuti anche da un team pisano guidato da prof. G. Modugno e da uno tedesco guidato da prof. T. Pfau.
Fino ad oggi la maggior parte delle ricerche si erano concentrate sull’elio, recentemente, invece, i ricercatori si sono mossi in direzione dei gas atomici ed in particolare verso quelli con forti interazioni dipolari. La squadra del prof. Ferlaino, da lungo tempo, studia le proprietà di gas quantistici costituiti da atomi con una forte componente dipolare. “Esperimenti recenti hanno rivelato come tali gas esibiscano profonde similitudini con l’elio superfluido”, afferma Lauriane Chomaz, riferendosi ai risultati sperimentali degli ultimi anni ad Innsbruck e Stoccarda. “Queste peculiarità ben predispongono il sistema a raggiungere uno stato in cui le svariate decine di migliaia di particelle del gas si dispongono spontaneamente in una struttura cristallina auto-organizzata condividendo allo stesso tempo la stessa funzione d’onda macroscopica, tratto distintivo della supersolidità”.
I ricercatori di Innsbruck sono riusciti a creare sperimentalmente stati con tali caratteristiche di supersolidità, modificando l’intensità delle interazioni tra le particelle in gas quantistici, sia di erbio che di disprosio. “Mentre nell’ erbio il comportamento supersolido è solamente transitorio, in linea con i recenti ed interessanti esperimenti in Pisa e Stoccarda, la nostra realizzazione con il disprosio mostra una stabilità senza precedenti”, afferma Francesca Ferlaino. “In questo caso non solo le proprietà supersolide vivono a lungo ma possono essere direttamente raggiunte termodinamicamente, cioé attraverso un semplice raffreddamento del sistema da un campione termico.”
Questo approccio offre eccitanti prospettive per future indagini sperimentali e teoriche, dal momento che lo stato supersolido è debolmente influenzato da dinamiche dissipative o eccitazioni, aprendo perciò la strada per sondarne lo spettro di eccitazione e il comportamento superfluido. Questa ricerca è stata finanziata dal Fondo Austriaco per le Scienze FWF, dall’Accademia delle Scienze Austriaca e dall’Unione europea.