Immergere un dito in un isotopo di elio raffreddato a un soffio sopra lo zero assoluto: c’è stato un esperimento che lo ha fatto. Questa è la prima volta che abbiamo un’idea di come sia toccare l’universo quantico al tatto, senza che nessuno debba subire terribili congelamenti.
“‘Come ci si sente a toccare la fisica quantistica?’ Nessuno è stato in grado di rispondere a questa domanda nei 100 anni di storia della fisica quantistica. Ora mostriamo che, almeno nel superfluido 3He, questa domanda può avere una risposta”, afferma il fisico Samuli Autti dell’Università di Lancaster nel Regno Unito, che ha guidato la ricerca.
Si definisce superfluido uno stato della materia che si comporta come un fluido senza viscosità o attrito. Ci sono due isotopi di elio che possono creare un superfluido. Quando raffreddati a poco sopra lo zero assoluto, i bosoni dell’isotopo elio-4 rallentano abbastanza da sovrapporsi in un ammasso ad alta densità di atomi che si comportano come un super-atomo. L’elio-3 è un po’ diverso. I suoi nuclei sono fermioni, una classe di particelle che ruotano diversamente dai bosoni.
Quando raffreddati sotto una certa temperatura, i fermioni si legano insieme in quello che sono chiamate coppie di Cooper, ognuna composta da due fermioni che insieme formano un bosone composito. Queste coppie di Cooper si comportano esattamente come i bosoni e possono quindi formare un superfluido (esistono anche i supersolidi).
Autti e il suo team hanno sperimentato con il superfluido fermionico elio-3 per un po’ di tempo e hanno scoperto che, sebbene le coppie di Cooper siano piuttosto fragili, i ricercatori possono inserire un filo all’interno senza rompere le coppie, o addirittura disturbare il flusso. Così il team ha deciso di progettare una sonda per studiare da vicino le proprietà del fluido, con un risultato molto strano.
La superficie del fluido sembra formare uno strato indipendente bidimensionale che trasporta il calore lontano dalla sonda. La massa del superfluido al di sotto di esso agisce quasi come un vuoto; è completamente passiva e non si sente nulla, hanno scoperto i ricercatori. “Questo liquido si sentirebbe bidimensionale se si potesse infilare il dito al suo interno. La massa del superfluido si sente vuota, mentre il calore fluisce in un sottosistema bidimensionale lungo i bordi della massa – in altre parole, lungo il dito” afferma infine Autti.
