Il termine "quasicristallo superfluido" suona come qualcosa che un cattivo dei fumetti potrebbe usare per portare a termine i suoi piani vili.

In realtà, è una nuova forma di materia proposta dai fisici teorici dell'Università del Texas a Dallas in un recente studio pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica . Il loro studio descrive anche una "ricetta" per realizzare i materiali esotici in laboratorio.

La maggior parte delle persone ha familiarità con i tre stati fondamentali della materia:solido, liquido e gas. In realtà ce ne sono molti di più, compreso il plasma, che si trova dentro il sole e le altre stelle, e condensati di Bose-Einstein, che sono molto densi ed esistono solo alle temperature fredde più estreme.

Un superfluido è uno stato esotico della materia con proprietà insolite. Ha viscosità zero, il che significa che può fluire su una superficie e non rallentare o perdere energia a causa dell'attrito con la superficie. Superfluidi, come l'elio liquido, devono essere raffreddati a temperature estremamente basse per far emergere tali proprietà.

"Se il tuo caffè mattutino fosse un superfluido, e l'hai mescolato con un cucchiaio, potevi togliere il cucchiaino e il caffè non smetteva mai di muoversi, " ha detto il dottor Chuanwei Zhang, professore di fisica nella Scuola di Scienze Naturali e Matematiche e corrispondente autore dello studio. "I fluidi regolari alla fine si fermeranno a causa dell'attrito con la tazza".

Sia un superfluido che un quasicristallo

Circa 50 anni fa, i ricercatori hanno proposto un nuovo tipo di materia che combinava le proprietà di un superfluido con quelle di un cristallo solido. Soprannominato un supersolido, è stato solo negli ultimi due anni che gli scienziati sono stati in grado di produrre quel materiale insolito in laboratorio.

"In fisica, abbiamo una definizione molto rigorosa di cosa sia un fluido e cosa sia un solido, " disse Zhang. "L'acqua liquida non può comportarsi come un solido, e viceversa. Possono essere mescolati insieme, per esempio in un bicchiere di acqua ghiacciata, ma sono ancora forme separate di materia."

Nel mondo della fisica quantistica, che descrive come si comporta la materia a livello degli atomi e delle singole particelle, Questo non è sempre vero, ha detto Zhang.

"Un supersolido è un fluido che scorre senza attrito i cui atomi sono anch'essi disposti in modo periodico, così come sono in un solido cristallino, " ha detto. "Questi due stati, che si escludono a vicenda nella nostra quotidianità, possono esistere contemporaneamente nello stesso materiale fisico nel mondo quantistico."

Nel loro nuovo studio, Zhang e i suoi colleghi suggeriscono il prossimo passo logico:proporre un nuovo tipo di materia che è sia un superfluido che un quasicristallo.

un cristallo, come sale da cucina, ha atomi disposti in modo altamente ordinato, schema periodico che rimane invariato quando lo si ruota o lo si ripete, ha detto Zhang. Una scacchiera può essere pensata come un cristallo bidimensionale. Quasicristalli, d'altra parte, sono materiali i cui atomi sono ordinati e hanno struttura come in un cristallo, ma la loro disposizione non è periodica, non si ripete.

"Abbiamo posto la domanda, puoi avere un nuovo stato di materia quantistica che sia sia un quasicristallo che un superfluido?" ha detto Zhang.

La risposta è si, almeno dai principi fisici, ha detto Zhang.

Il materiale proposto da Zhang e dai suoi colleghi dovrebbe fluire senza attrito esibendo anche un non periodico, struttura quasi cristallina.

"Questa è una teoria al momento, ma in questo articolo suggeriamo una configurazione sperimentale simile all'esperimento che ha prodotto i primi supersolidi, " disse Zhang. "La buona notizia è che non dovremmo inventare alcuna nuova tecnologia per realizzare effettivamente questo materiale. Si tratta fondamentalmente di sparare laser a un condensato di Bose-Einstein".

Junpeng Hou, l'autore principale dello studio e uno studente di dottorato in fisica presso UT Dallas, ha detto che produrre il materiale potrebbe essere ancora difficile.

"Possono essere necessari diversi anni prima che i nuovi supersolidi vengano realizzati sperimentalmente, " Hou ha detto. "Ma credo che il nostro sistema non impiegherebbe così tanto tempo, forse uno o due anni".