Un superfluido è uno stato unico della materia che presenta proprietà notevoli, come il flusso senza attrito e la capacità di trasportare calore e correnti elettriche senza alcuna resistenza. Queste proprietà derivano dal fatto che i superfluidi mancano di viscosità e possiedono un ordine a lungo raggio, il che significa che i loro atomi sono altamente correlati su grandi distanze.
In questo studio, il team di fisici si è concentrato su un tipo di superfluido noto come condensato di Bose-Einstein (BEC), che si forma quando un gas di atomi estremamente freddi viene raffreddato al di sotto di una temperatura critica. I ricercatori hanno confinato il BEC in una regione a forma di sigaro e hanno utilizzato una combinazione di campi magnetici e raggi laser per modificare continuamente la dimensionalità del sistema.
Riducendo gradualmente la dimensionalità del BEC da tre dimensioni a due dimensioni e poi a una dimensione, i fisici hanno osservato una serie di cambiamenti drammatici nelle sue proprietà collettive. In tre dimensioni, il BEC ha mostrato un comportamento superfluido convenzionale, caratterizzato da ordine e coerenza a lungo raggio. Tuttavia, man mano che la dimensionalità veniva ridotta, il superfluido subiva una serie di transizioni di fase, risultando nella formazione di diversi tipi di stati ordinati.
In due dimensioni, il BEC formava uno stato ordinato a quasi lungo raggio, dove le correlazioni tra gli atomi erano ancora significative ma non più estese su distanze infinite. L'ulteriore riduzione della dimensionalità a una dimensione ha portato a un completo collasso del comportamento superfluido, poiché gli atomi si sono localizzati e hanno perso la loro coerenza a lungo raggio.
Questo studio innovativo fornisce una comprensione completa di come si evolvono le proprietà collettive di un superfluido man mano che la sua dimensionalità viene continuamente modificata. I risultati non solo approfondiscono la nostra comprensione fondamentale della materia quantistica, ma aprono anche la strada alla realizzazione di nuovi stati e dispositivi quantistici. Questi risultati potrebbero avere implicazioni di vasta portata per l’elaborazione delle informazioni quantistiche, le misurazioni di precisione e lo sviluppo di future tecnologie quantistiche.
