I ricercatori guidati da Francesca Ferlaino dell'Università di Innsbruck e dell'Accademia austriaca delle scienze riferiscono in Revisione fisica X sull'osservazione del comportamento dei supersolidi nei gas quantistici dipolari di erbio e disprosio. Nel gas disprosio queste proprietà hanno una durata senza precedenti. Ciò pone le basi per future indagini sulla natura di questa fase esotica della materia.

La supersolidità è uno stato paradossale in cui la materia è sia cristallizzata che superfluida. Previsto 50 anni fa, una fase così controintuitiva, dotato di proprietà piuttosto antitetiche, è stato a lungo ricercato nell'elio superfluido. Però, dopo decenni di sforzi teorici e sperimentali, manca ancora una prova univoca di supersolidità in questi sistemi. Due gruppi di ricerca guidati da Francesca Ferlaino, uno all'Istituto di fisica sperimentale dell'Università di Innsbruck e uno all'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze, ora riporto sull'osservazione dei segni distintivi di questo stato esotico nei gas atomici ultrafreddi.

Mentre finora la maggior parte del lavoro si è concentrata sull'elio, i ricercatori si sono recentemente rivolti ai gas atomici, in particolare, quelli con forti interazioni dipolari. Il team di Francesca Ferlaino studia da tempo i gas quantistici costituiti da atomi con un forte carattere dipolare. "Recenti esperimenti hanno rivelato che tali gas mostrano somiglianze fondamentali con l'elio superfluido, "dice Lauriane Chomaz, riferendosi ai risultati sperimentali di Innsbruck e Stoccarda negli ultimi anni. "Queste caratteristiche gettano le basi per raggiungere uno stato in cui le diverse decine di migliaia di particelle del gas si organizzano spontaneamente in una struttura cristallina autodeterminata condividendo la stessa funzione d'onda macroscopica, segni distintivi della supersolidità".

I ricercatori di Innsbruck hanno creato sperimentalmente stati che mostrano queste caratteristiche di supersolidità sintonizzando la forza di interazione tra le particelle, in entrambi i gas quantistici di erbio e disprosio. "Mentre in erbio il comportamento del supersolido è solo transitorio, in linea con i recenti bellissimi esperimenti a Pisa e a Stoccarda, la nostra realizzazione del disprosio mostra una stabilità senza precedenti, " dice Francesca Ferlaino. "Ecco, il comportamento supersolido non solo vive a lungo, ma può anche essere ottenuto direttamente tramite raffreddamento evaporativo, partendo da un campione termico." Come soffiare sopra una tazza di tè, il principio qui è rimuovere le particelle che trasportano la maggior parte delle energie in modo che il gas diventi sempre più freddo e infine raggiunga uno stato stazionario quanto-degenerato con proprietà supersolide all'equilibrio termico.

Ciò offre prospettive entusiasmanti per esperimenti e teorie del prossimo futuro poiché lo stato supersolido in questo ambiente è poco influenzato da dinamiche o eccitazioni dissipative, aprendo così la strada per sondare il suo spettro di eccitazione e il suo comportamento superfluido. Il lavoro è stato sostenuto finanziariamente dall'Austrian Science Fund FWF, l'Accademia austriaca delle scienze, e l'Unione Europea.