I supersolidi sono materiali fluidi e solidi allo stesso tempo. I fisici di Innsbruck e di Ginevra hanno studiato per la prima volta cosa succede quando un tale stato viene sbilanciato. Hanno scoperto una forma morbida di un solido di grande interesse per la scienza. Come riportano i ricercatori guidati da Francesca Ferlaino e Thierry Giamarchi in Fisica della natura , sono stati anche in grado di invertire il processo e ripristinare la supersolidità.

L'anno scorso, più di cinquant'anni dopo le prime proposte teoriche, ricercatori a Pisa, Stoccarda e Innsbruck sono riuscite indipendentemente per la prima volta a creare i cosiddetti supersolidi utilizzando gas quantistici ultrafreddi di atomi di lantanidi altamente magnetici. Questo stato della materia è, in un senso, solido e liquido allo stesso tempo. "A causa degli effetti quantistici, un gas di atomi molto freddo può sviluppare spontaneamente sia un ordine cristallino di un cristallo solido che un flusso di particelle come un liquido quantistico superfluido, cioè un fluido in grado di scorrere senza alcun attrito, " spiega Francesca Ferlaino dell'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica dell'Accademia austriaca delle scienze e del Dipartimento di fisica sperimentale dell'Università di Innsbruck. "Molto semplificato, un supersolido dipolare può essere immaginato come una catena di goccioline quantistiche che comunicano tra loro tramite un bagno di fondo superfluido, "dice Thierry Giamarchi, fisico teorico dell'Università di Ginevra.

Sorprendentemente reversibile

In Fisica della natura , i ricercatori ora riferiscono come reagisce un tale stato supersolido se il bagno superfluido tra le goccioline viene drenato dal controllo del campo magnetico esterno. "Siamo stati in grado di dimostrare che senza il bagno le goccioline perdono rapidamente conoscenza l'una dell'altra e iniziano a comportarsi come piccoli sistemi quantistici indipendenti:si sfasano. Il supersolido si trasforma in un solido normale, "dice Maximilian Sohmen della squadra di Francecsa Ferlaino. "Questo è solido, ' però, è ancora morbido, può oscillare e supportare molte eccitazioni collettive, chiamati fononi, " aggiunge Philipp Ilzhöfer del team di Innsbruck. "Questo rende questo stato un argomento di studio molto interessante ma complesso con forti connessioni con la fisica dello stato solido e altri campi".

Forse sorprendentemente, i fisici di Innsbruck sono stati anche in grado di invertire questo processo di sfasamento:quando hanno riempito il bagno di fondo, le goccioline hanno rinnovato la loro comunicazione attraverso il tunneling delle particelle e ristabilito la supersolidità.