Pubblicata sulla rivista Nature, la ricerca è stata condotta da scienziati del California Institute of Technology (Caltech). Utilizzando una combinazione di tecnologie all’avanguardia, tra cui un gas atomico ultrafreddo e tecniche di imaging ad alta risoluzione, il team è stato in grado di creare e osservare minuscole nubi di atomi fermionici che interagiscono e formano coppie.
Al centro della superconduttività si trova il fenomeno dell'"accoppiamento". Quando alcuni materiali vengono raffreddati al di sotto di una temperatura critica, alcuni dei loro elettroni iniziano ad accoppiarsi per formare coppie di Cooper. Queste coppie si muovono in perfetta sincronia, perdendo di fatto la propria identità individuale e comportandosi come un’unica entità coerente. Questo stato "superfluido" consente agli elettroni di fluire senza alcuna resistenza, rendendo i superconduttori preziosi in varie applicazioni, dalla trasmissione di potenza all'imaging medico.
"Il mistero di come si formano le coppie affascina i fisici da decenni", spiega il professor Caltech, autore principale dello studio. "Le istantanee che abbiamo ottenuto ci aiutano a visualizzare e comprendere i processi dinamici coinvolti nell'accoppiamento di Cooper e gettano le basi per studiare sistemi di materia condensata più complessi, come quelli che si trovano nei superconduttori ad alta temperatura."
Nei loro esperimenti, i fisici del Caltech hanno utilizzato un gas di atomi di itterbio raffreddati a temperature ultrafredde, vicine allo zero assoluto. Controllando le interazioni tra gli atomi con precisi impulsi laser, sono stati in grado di produrre nubi di coppie di fermioni costituite da due atomi ciascuna. Man mano che queste coppie si espandevano e si sparpagliavano, i ricercatori hanno catturato immagini squisite utilizzando un sistema di imaging ad alta risoluzione.
Le immagini ottenute hanno rivelato chiaramente la distribuzione spaziale delle coppie di fermioni, compresi i loro stati di quantità di moto ed energia. Queste osservazioni dettagliate hanno permesso ai fisici di comprendere la fisica alla base del processo di accoppiamento e le sue implicazioni per la superconduttività.
Una volta raggiunta una maggiore comprensione dell'accoppiamento Cooper e della superconduttività, si aprirà il potenziale per lo sviluppo di nuovi materiali superconduttori con efficienza e prestazioni migliorate. Ciò potrebbe rivoluzionare le industrie in tutto lo spettro, potenziando le reti elettriche, potenziando i dispositivi di imaging medico e alimentando i futuri sistemi ferroviari ad alta velocità. La ricerca presentata su Nature rappresenta un progresso significativo in questa ricerca, inaugurando una nuova era di esplorazione nel mondo della superconduttività.
