E la luce diventa superfluida

anche a temperatura ambiente

 

cnr superfluido

Il flusso di polaritoni che incontra un ostacolo nel regime supersonico (sopra) e nel regime superfluido (sotto) (foto cnr.it)

 

12.06 - La luce riscoperta. Anche i fotoni possono comportarsi come un vero e proprio liquido che forma increspature intorno a un ostacolo, come la corrente di un fiume. E lo può fare in condizioni di temperatura e pressione ambientali. La scoperta è dei ricercatori dell’Istituto di nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Nanotec-Cnr) di Lecce. In sintesi: la luce quando è "vestita di elettroni" può diventare anche un superfluido e scorrere intorno a un "difetto" senza attrito, richiudendosi su se stessa senza increspature. I risultati di questo lavoro di assoluto rilievo sono stati pubblicati su Nature Physics e sono frutto delle ricerche sperimentali effettuate nei laboratori di Fotonica avanzata del Nanotec-Cnr di Lecce, in collaborazione con il Dipartimento di matematica e fisica "Ennio De Giorgi" dell'Università del Salento, il Polytechnique di Montrèal in Canada, il Centre of Excellence della Aalto University in Finlandia e l'Imperial College di Londra.

"La superfluidità dei cosiddetti condensati di Bose-Einstein - noti anche come "quinto stato della materia" - è un fenomeno affascinante, scoperto già nel secolo scorso nei gas di atomi ultrafreddi (ovvero a temperature prossime allo zero assoluto, -273 gradi Celsius) e studiato in modo più approfondito a cavallo del millennio, grazie alle nuove tecnologie criogeniche ed ottiche in continuo sviluppo", spiega Giuseppe Gigli, direttore del Nanotec-Cnr e co-autore della ricerca. Aggiunge: "La straordinaria osservazione di questo lavoro è che tale proprietà può essere osservata a temperatura ambiente utilizzando particelle molto leggere che si trovano, in certe condizioni, nei semiconduttori, mentre finora tale proprietà era relegata a temperature prossime allo zero assoluto, chiaramente incompatibili con la vita".

Daniele Sanvitto, primo ricercatore Cnr e coordinatore del team scientifico, a sua volta riprende: "Per ottenere la superfluidità a temperatura ambiente abbiamo utilizzato un fluido ibrido molto speciale, composto di luce e materiale organico. In questo modo, intrappolando la luce tra due specchi altamente riflettenti, siamo riusciti a sfruttare la velocità dei fotoni e la carica degli elettroni, inducendo un flusso di cosiddetti polaritoni (le particelle ibride) e mandandolo ad altissima velocità contro un ostacolo". Quindi sottolinea: "Mentre in condizioni normali il fluido si comporta come la corrente di un fiume, rimbalzando e facendo delle increspature e dei vortici intorno all’ostacolo, aumentando la sua densità siamo riusciti a sopprimere le turbolenze, inducendo il flusso a richiudersi su se stesso e proseguire la sua corsa senza attrito. In un superconduttore succede qualcosa di simile: gli elettroni, in coppia, condensano dando origine a dei superfluidi che in questo caso conducono anche delle supercorrenti diventando così possibile trasportare elettricità senza perdite".

E sul futuro di questa scoperta, Lorenzo Dominici del team di Lecce così conclude: "Oltre la fisica di base sui condensati interessata in questa ricerca, gli esperimenti di Lecce potrebbero essere utili nel progettare dei dispositivi fotonici in cui le perdite vengano ridotte al minimo grazie al regime superfluido. E magari, proprio nei nuovi computer ottici o quantistici". (red)

vedi www.cnr.it