Una ricerca pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature offre una nuova finestra di comprensione sui meccanismi elementari alla base del rilassamento degli stati quantistici vorticosi: un argomento scientifico da sempre di difficile comprensione e modellizzazione. Lo studio è stato reso possibile da un innovativo approccio allo studio dei vortici quantistici sviluppato da ricercatori dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ino) presso il Laboratorio europeo di spettroscopia non-lineare (LENS) dell’Università di Firenze.
Il fenomeno dei vortici quantistici è da tempo oggetto di ricerche nel mondo scientifico. A differenza dei fluidi classici, in cui i moti vorticosi tendono a disperdere la loro energia rotazionale in conseguenza delle forze di attrito, nel mondo quantistico i vortici si comportano in modo differente. In particolare, la dispersione dell’energia nei fluidi quantistici può avvenire in forma di radiazioni acustiche, tuttavia questo fenomeno è sempre risultato di difficile osservazione a causa della difficoltà di realizzare modelli di osservazione.
(vignetta realizzata da Giulia Del Pace, Fonte CNR).
Il team di ricercatori del Cnr-Ino, in collaborazione con il Campus BioMedico di Roma e con l’Università di Newcastle, ha osservato per la prima volta il decadimento di vortici quantistici in onde sonore utilizzando campioni di atomi di litio raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto mediante un approccio completamente nuovo. “Abbiamo utilizzato delle tecniche ottiche innovative per realizzare un acceleratore di vortici quantistici, che vengono creati in numero controllato e fatti collidere con energia definita”, ha spiegato Woojin Kwon, ricercatore del Cnr-Ino presso il Lens.
“Il nostro protocollo è l’analogo a livello atomico di un acceleratore di particelle: introducendo i vortici uno a uno nel superfluido atomico in maniera controllata, e osservandone l’evoluzione nel tempo, abbiamo potuto osservare la generazione di onde sonore a seguito del processo di mutua annichilazione tra vortici di circolazione opposta (vortice ed anti-vortice)”, ha affermato Francesco Scazza, docente all’Università di Trieste e associato a Cnr-Ino.
“Il nostro lavoro rappresenta una svolta per la comprensione dei meccanismi fondamentali della dinamica dei vortici quantistici collegandosi agli esperimenti effettuati sui campioni di elio liquido, ed offre nuovi scenari agli studi su stelle di neutroni e superconduttori ad alta temperatura” ha concluso Giacomo Roati, dirigente di ricerca Cnr-Ino presso il Lens e responsabile del gruppo di ricerca.
Fonte: Cnr
