Nella fisica della materia condensata, i fenomeni più insoliti emergono quando le temperature si avvicinano allo zero assoluto. In queste condizioni estreme, la materia può assumere uno stato quantistico esotico chiamato supersolido, un cristallo capace di fluire senza dissipare energia. Ora, i ricercatori hanno compiuto un passo rivoluzionario: sono riusciti a trasformare la luce in un supersolido, accoppiando i fotoni con stati eccitati della materia per creare quasiparticelle con proprietà straordinarie.
Questa scoperta non solo rappresenta la prima dimostrazione di supersolidità con i fotoni invece che con gli atomi, ma introduce anche un meccanismo fisico completamente nuovo. L’esperimento, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, porta la ricerca sulla supersolidità a un livello inedito, aprendo nuove possibilità per lo studio della materia quantistica.
Il supersolido: una fase della materia tra solido e superfluido
L’idea di un supersolido risale agli anni ’60, ma solo nell’ultimo decennio è stata verificata sperimentalmente, inizialmente attraverso i condensati di Bose-Einstein (BEC), ossia gas di atomi raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto. Tuttavia, il recente esperimento segna una svolta: il supersolido di luce si distingue nettamente da quelli atomici finora studiati.
Secondo il dottor Dimitris Trypogeorgos, uno degli autori della ricerca, la supersolidità è una condizione unica, poiché combina due proprietà apparentemente opposte: l’ordine cristallino tipico dei solidi e la capacità di fluire senza attrito tipica dei superfluidi. Nel caso del supersolido di luce, i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che questa fase può emergere attraverso l’interazione tra fotoni e materia, senza l’impiego di atomi ultrafreddi.
Come è stato creato il supersolido di luce
Il team ha utilizzato un semiconduttore composto da arseniuro di alluminio e gallio, caratterizzato da una superficie con microscopiche creste. Puntando un laser sul materiale, hanno generato delle particelle chiamate polaritoni, una combinazione di fotoni e stati eccitati della materia.
Le creste del semiconduttore hanno costretto i polaritoni a muoversi in un modo specifico, portandoli a formare una struttura supersolida. Il risultato è un nuovo paradigma di supersolidità, che si differenzia da quelli osservati nei BEC atomici e introduce un’interazione del tutto nuova tra luce e materia.
Un nuovo orizzonte per la fisica quantistica
Un superfluido è un fluido che scorre senza attrito, tanto che può risalire le pareti di un contenitore e fuoriuscire. Un supersolido, invece, possiede questa stessa capacità ma conserva una struttura cristallina. Questo fenomeno, ancora poco esplorato, potrebbe rivoluzionare il modo in cui comprendiamo la materia quantistica e le sue applicazioni future.
“La fisica è affascinante perché cambiando il punto di vista si possono ottenere nuove intuizioni”, ha dichiarato il dottor Trypogeorgos. “Ora sappiamo quali sono gli ingredienti minimi necessari per creare un supersolido e possiamo iniziare a esplorare nuove possibilità. Lavorare con i fotoni ci offre strumenti inediti per studiare la supersolidità in contesti guidati e dissipativi, aprendo nuovi scenari nella fisica della luce e della materia”.
Questa scoperta segna solo l’inizio di un nuovo capitolo nella ricerca sui supersolidi, con implicazioni che potrebbero estendersi ben oltre la teoria, verso applicazioni tecnologiche e sperimentali ancora tutte da esplorare.
