Team scientifico italiano trasforma la Luce in un Supersolido

In un progresso scientifico senza precedenti, un team di ricercatori italiani è riuscito per la prima volta a trasformare la luce in un supersolido, aprendo nuove prospettive sull’affascinante mondo degli stati quantistici della materia.

Questa straordinaria impresa, guidata da scienziati del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) italiano, segna una tappa fondamentale nel campo della fisica della materia condensata. Potete leggere il relativo paper scientifico a questo link.

“Abbiamo letteralmente trasformato la luce in un solido. È qualcosa di veramente eccezionale,” ha affermato con entusiasmo Dimitrios Trypogeorgos, uno dei protagonisti di questa ricerca rivoluzionaria. Questo risultato si basa sul lavoro pionieristico di Danielle Sanvitto, anch’essa ricercatrice del CNR, che oltre un decennio fa aveva dimostrato come la luce potesse comportarsi come un fluido. Ora, Trypogeorgos, Sanvitto e il loro team hanno compiuto un ulteriore passo avanti, creando quello che definiscono un “supersolido” quantistico.

Ma cosa sono esattamente i supersolidi? Questi materiali unici possiedono una caratteristica sorprendente: la viscosità zero, simile a un superfluido, combinata con una struttura ordinata paragonabile a quella dei cristalli convenzionali, come il comune sale da tavola. A differenza dei materiali ordinari, che seguono le leggi della fisica classica a noi familiari, i supersolidi esistono principalmente nel regno quantistico, un mondo dove le regole sono dettate dalla meccanica quantistica. Fino ad ora, tali stati della materia erano stati ottenuti solo in esperimenti altamente controllati, che richiedevano il raffreddamento di atomi a temperature estremamente basse, condizioni in cui gli effetti quantistici diventano dominanti e osservabili.

L’innovazione dell’esperimento italiano risiede nell’aver superato la necessità di temperature criogeniche. I ricercatori hanno utilizzato un semiconduttore noto come arseniuro di gallio alluminio. Un laser è stato diretto verso un frammento di questo semiconduttore, appositamente strutturato con sottili creste. L’interazione tra la luce laser e il semiconduttore ha generato particelle ibride chiamate polaritoni. La particolare conformazione a creste del semiconduttore ha giocato un ruolo cruciale, limitando il movimento e i livelli energetici di queste quasiparticelle, consentendo ai polaritoni di aggregarsi e formare uno stato supersolido.

La sfida più ardua per il team è stata la validazione della loro scoperta. Era necessario misurare con precisione un numero sufficiente di proprietà del supersolido di luce appena creato, per dimostrare inequivocabilmente che esso esibisse le caratteristiche sia di un solido che di un fluido a viscosità zero. Sanvitto ha sottolineato la complessità di questo compito, ricordando che un supersolido composto di luce non era mai stato creato né validato sperimentalmente prima d’ora.

Alberto Bramati dell’Università Sorbona di Parigi ha evidenziato l’importanza di questo studio, sottolineando come esso contribuisca alla comprensione più ampia di come la materia quantistica possa cambiare stato attraverso transizioni di fase. Pur riconoscendo che il team ha fornito prove convincenti della creazione di un supersolido, Bramati ha anche affermato che ulteriori misurazioni e analisi saranno necessarie per comprendere appieno le sue proprietà.

Immagine illustrativa della generazione di un polaritone

Nonostante le sfide, Trypogeorgos si è espresso con ottimismo riguardo alle future opportunità di ricerca sui supersolidi basati sulla luce. Egli ha suggerito che queste nuove forme di materia potrebbero essere più gestibili rispetto a quelle generate dagli atomi. Questa caratteristica potrebbe aprire la strada a un’esplorazione più approfondita di stati della materia inediti e inattesi, con potenziali applicazioni pratiche nella tecnologia quantistica.

La creazione di un supersolido di luce rappresenta un entusiasmante punto di partenza per i ricercatori nel campo della fisica quantistica, in continua evoluzione. Con ancora molto da scoprire sul comportamento di questo nuovo stato della materia, gli scienziati sono ansiosi di approfondirne le sfumature, con la speranza di svelare applicazioni rivoluzionarie nei prossimi anni. In definitiva, questa scoperta non è solo una dimostrazione impressionante della capacità scientifica, ma apre le porte a nuove dimensioni di comprensione nell’affascinante mondo della meccanica quantistica, rappresentando un passo significativo verso la conoscenza dei mattoni fondamentali del nostro universo.