La meccanica quantistica si manifesta su scala macroscopica nel superfluido di elio. Toccarlo sarebbe come interagire con una superficie bidimensionale, senza percepire la massa del fluido. Uno studio rivoluzionario pubblicato su Nature Communication.
La meccanica quantistica ha un impatto principalmente su oggetti di dimensioni piccole e minuscole, ma a temperature estremamente basse, il comportamento quantistico può manifestarsi su scala macroscopica. Questo è il caso dell’elio, che può diventare un superfluido, un liquido che scorre senza perdere energia cinetica. Una conseguenza interessante di ciò è che un superfluido in un contenitore aperto si arrampicherà sulle sue pareti e ne uscirà. Ma come sarebbe toccarlo? Un team di ricercatori ha recentemente pubblicato un articolo che spiega come sarebbe questa esperienza.
I sensi sono uno dei modi attraverso cui comprendiamo l’universo, almeno fino a un certo punto, quindi è naturale chiedersi come sarebbe sentire un superfluido. Ci si potrebbe aspettare che toccarlo sia come toccare una superficie bidimensionale, ma la realtà è un po’ diversa. Toccare un superfluido sarebbe come toccare una superficie bidimensionale, in cui non si riesce a percepire la massa del fluido con cui si sta interagendo. Immaginate di immergere il dito nell’acqua: si sente tutto il liquido mentre interagisce con il dito. Ma con un superfluido, si formerebbe una superficie bidimensionale tra le dita e il superfluido, e l’interazione sarebbe solo con quella superficie. Il resto del fluido sarebbe come un vuoto, completamente passivo alla nostra interazione.
Più cerchiamo di immaginare questa sensazione, più siamo curiosi di provare a toccare un superfluido. Forse potremmo mettere la mano in un grande contenitore e muoverla lentamente… anche se sembrerebbe che non stiamo nemmeno spingendo l’aria, creeremmo comunque dei vortici dietro di noi che rimarrebbero lì indefinitamente. Purtroppo, però, non esiste un superfluido noto che possiamo toccare in sicurezza, poiché sono tutti troppo freddi per le nostre mani.
Le condizioni sperimentali necessarie per studiare il tocco di un superfluido sono estreme e richiedono tecniche complesse. Tuttavia, il dottor Samuli Autti dell’Università di Lancaster ha dichiarato che può spiegarci come sarebbe questa esperienza. Nessuno è stato in grado di rispondere a questa domanda nei 100 anni di storia della fisica quantistica, ma ora, almeno nel caso del superfluido 3He, sembra che sia possibile trovare una risposta. I ricercatori hanno studiato il comportamento termodinamico di un risonatore meccanico delle dimensioni di un dito immerso nel superfluido, mantenendo l’intero sistema a una temperatura di un diecimillesimo di grado sopra lo zero assoluto. Il calore prodotto dalla miscelazione non ha influenzato la massa del sistema, ma si è semplicemente propagato lungo la superficie bidimensionale intorno al dito. La ricerca ha dimostrato che un superfluido di elio-3 è termomeccanicamente bidimensionale, nonostante sia tridimensionale. Questo ridefinisce la nostra comprensione del superfluido 3He e potrebbe avere un impatto significativo su molti altri campi di ricerca, come lo studio del meccanismo di Higgs, le idee cosmologiche e i cristalli di tempo. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communication.
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