In un’importante svolta nel campo della fisica quantistica, un team di ricercatori italiani del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è riuscito a realizzare un’impresa senza precedenti: trasformare la luce in un supersolido, uno stato della materia tanto affascinante quanto raro. Questo risultato apre nuove prospettive per la comprensione del comportamento della materia in condizioni estreme e per lo sviluppo di tecnologie quantistiche innovative.
“Abbiamo effettivamente trasformato la luce in un solido”, ha commentato con entusiasmo Dimitrios Trypogeorgos, uno dei protagonisti della scoperta.
Il lavoro rappresenta l’evoluzione di una ricerca iniziata oltre dieci anni fa da Daniele Sanvito, anche lui ricercatore del CNR, che all’epoca dimostrò come la luce potesse comportarsi come un fluido. Oggi, quel percorso si è arricchito di un nuovo traguardo: la creazione di un supersolido quantistico composto da luce.
Che cos’è un supersolido?
Un supersolido è una forma di materia estremamente rara e controintuitiva: combina la rigidità strutturale di un solido con la capacità di fluire senza attrito tipica dei superfluidi. In pratica, si comporta come un cristallo che scorre liberamente, una proprietà che sfida le normali leggi della fisica classica. Questi materiali esistono solo in condizioni quantistiche estreme e, fino a oggi, erano stati osservati esclusivamente in esperimenti con atomi ultrafreddi, raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto.
Un approccio innovativo: la luce al posto degli atomi
La vera novità dell’esperimento italiano sta nell’approccio adottato. Invece di usare atomi freddi, il team ha impiegato un semiconduttore composto da arseniuro di gallio e alluminio, appositamente modellato con minuscole creste. Un laser è stato diretto su questo materiale, dando vita a particelle ibride chiamate polaritoni, che emergono dall’interazione tra fotoni (luce) ed eccitazioni del semiconduttore.
La geometria a creste ha giocato un ruolo fondamentale: ha limitato la libertà di movimento dei polaritoni e ne ha definito i livelli energetici, favorendo l’organizzazione spontanea in uno stato supersolido. Questo ha permesso, per la prima volta, di ottenere un simile stato della materia utilizzando la luce, anziché materia ordinaria.
La conferma sperimentale e le sfide tecniche
Dimostrare che si trattasse davvero di un supersolido non è stato semplice. I ricercatori hanno dovuto misurare con grande precisione le proprietà del sistema, per verificare che esso esibisse simultaneamente caratteristiche di un solido (ordine strutturale) e di un fluido senza attrito (assenza di viscosità).
“Un supersolido fatto di luce non era mai stato realizzato né convalidato sperimentalmente prima”, ha affermato Sanvitto, sottolineando la complessità del risultato raggiunto.
Il riconoscimento della comunità scientifica
Anche la comunità scientifica internazionale ha riconosciuto l’importanza della scoperta. Alberto Bramati, dell’Università della Sorbona, ha evidenziato come questo esperimento contribuisca a una comprensione più profonda delle transizioni di fase nella materia quantistica, fenomeni in cui la materia cambia stato in modi non convenzionali. Tuttavia, ha precisato che saranno necessarie ulteriori analisi e misurazioni per comprendere appieno le potenzialità del nuovo materiale.
Prospettive future e applicazioni
Secondo Trypogeorgos, i supersolidi basati sulla luce potrebbero rappresentare una piattaforma più accessibile rispetto a quelli ottenuti con gli atomi ultrafreddi. Questo li rende candidati ideali per nuove ricerche sugli stati quantistici della materia, con possibili ricadute in ambiti pratici come la computazione quantistica, i sensori avanzati e la progettazione di materiali con proprietà inedite.
Un nuovo inizio nella fisica della materia
La realizzazione di un supersolido di luce segna l’inizio di una nuova era nella fisica quantistica. È un traguardo che non solo dimostra la straordinaria creatività dei ricercatori italiani, ma che apre anche un percorso ricco di misteri da esplorare. Con molte domande ancora aperte, il supersolido di luce promette di essere un terreno fertile per future scoperte e, forse, per rivoluzioni tecnologiche nei prossimi anni.
