Ricercatori europei "guardano" dentro un vortice quantistico

Uno studio internazionale pubblicato su Nature Communications, coordinato dall’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio nazionale delle ricerche di Firenze, ha studiato la dinamica dei vortici in superfluidi fortemente interagenti, individuandone i meccanismi fondamentali.

Alla ricerca hanno partecipato, assieme al team sperimentale di Giacomo Roati di CNR INO anche il docente di Fisica della materia UniTS Francesco Scazza, e gli atenei di Firenze, Bologna, la Warsaw University of Technology e l’Università tedesca di Augusta. 

I “vortici” indagati sono piccoli mulinelli di fluido che ruotano attorno a un asse, all'interno di un gas di atomi di litio raffreddato a temperature estremamente basse, appena 10 miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto. In queste condizioni, la materia entra in uno stato chiamato superfluido, in cui la viscosità scompare e il fluido scorre senza attrito. Il comportamento superfluido degli atomi ultrafreddi è analogo a quello dei superconduttori, dove la corrente elettrica può circolare senza resistenza, permettendo il trasporto di corrente senza perdita di energia. In entrambi i sistemi, la dinamica dei vortici ha un ruolo fondamentale poiché può aprire un canale per la dissipazione dell’energia.

Spiega Giacomo Roati, dirigente di ricerca Cnr-Ino presso il LENS e responsabile del gruppo di ricerca: "L’utilizzo di gas atomici ultrafreddi ci ha permesso di studiare questo fenomeno in modo estremamente controllato, all’interno di vere e proprie ’simulazioni quantistiche’. La dinamica dei vortici nel caso studiato condivide similitudini con quella nei superconduttori ad alta temperatura, un campo ancora oggetto di studio. Comprendere il loro moto è essenziale per valutare gli effetti dissipativi e per progettare nuovi sistemi superconduttivi ad alta efficienza, nei quali tali effetti possano essere minimizzati in modo mirato, aprendo la strada a tecnologie quantistiche all’avanguardia”.