Come ci si sente a toccare la fisica quantistica? Dopo oltre un secolo, gli scienziati trovano la risposta

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L’Università di Lancaster ha recentemente fatto una scoperta sorprendente nel campo dei superfluidi quantistici, un tipo speciale di liquido che scorre senza alcuna resistenza. La ricerca, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Communications, mostra comportamenti inediti del superfluido di elio-3 (3He), quando si trova in condizioni estreme, vicine al freddo dello spazio siderale.

Il team di scienziati, guidato da Dmitry E. Zmeev, ha messo sotto la lente di ingrandimento un mondo quasi magico, dove le leggi della fisica sembrano rovesciate. Hanno studiato le quasiparticelle, piccolissime entità che emergono quando il superfluido viene disturbato, un po’ come le onde che si formano quando si getta un sasso in uno stagno.

Il dottor Autti, parte del team di ricerca e coautore dello studio, ha condiviso l’emozione di questa scoperta, evidenziando che per la prima volta siamo riusciti a “toccare” con mano i segreti della fisica quantistica:

In termini pratici, nessuno è stato in grado di rispondere a questa domanda nei 100 anni di storia della fisica quantistica: “come ci si sente a toccare la fisica quantistica?”.  Mostriamo ora che, almeno per quanto riguarda il superfluido 3 He, è possibile avere una risposta.

Il comportamento insolito delle quasiparticelle

L’esperimento ha rivelato che quando le quasiparticelle si trovano sulla superficie del superfluido si comportano in maniera molto ordinata, al contrario di quelle che si muovono liberamente all’interno. Questo è stato osservato usando un piccolo dispositivo, simile a un dito, che vibra e interagisce con il superfluido. Quando questo dispositivo inizia a muoversi velocemente, succede qualcosa di straordinario: le quasiparticelle sulla superficie vengono “spinte” dentro al liquido, e questo ci dice molto su come si muovono e interagiscono in queste condizioni estreme.

Questo studio ha quindi mostrato che le quasiparticelle sulla superficie del superfluido formano un sistema a parte, con regole tutte sue, quasi come se vivessero in un mondo parallelo rispetto alle loro simili all’interno del liquido. Questa scoperta non è solo una curiosità scientifica: potrebbe avere applicazioni pratiche, ad esempio, nel mondo delle nanotecnologie e dei computer quantistici, dove gestire il movimento di particelle così piccole è fondamentale.