Comportamenti “superfluidi” della luce

icnrespatura

Da secoli gli scienziati sanno che la luce è composta da onde. Il fatto che la luce possa comportarsi come un  liquido, increspandosi e muovendosi a vortice  attorno agli ostacoli come  farebbe la corrente di un fiume, è una scoperta   recente   ancora argomento di attività di  ricerca. Le proprietà liquide della luce si presentano in  particolari circostanze, quando  protoni che formano  onde di luce sono in grado di interagire tra di loro.

I ricercatori del CNR NANOTEC di Lecce in collaborazione con Il Politecnico di Montreal in Canada hanno mostrato che nel caso di  luce “rivestita” di elettroni succede un effetto ancora piu particolare. La luce diventa superfluida  mostrando  un flusso privo di frizione che scorre attraverso un ostacolo e si ricongiunge alla fine senza nessuna increspatura.

Daniele Sanvitto, che ha condotto il Gruppo di ricerca sperimentale che ha osservato questo fenomeno ha affermato “la superfluidità è un effetto impressionante, normalmente è osservato solo a temperature vicino allo zero assoluto (-273 gradi Celsius), in elementi come l’elio liquido e gas atomici ultrafreddi.elio

L’osservazione straordinaria di  questo nostro lavoro è di aver dimostrato che la superflidità può avvenire anche a temperatura ambiente, su condizioni di ambiente normali, usando particelle di luce-materia chiamati polaritroni (wikipedia: Un polaritone è una quasiparticella risultante dall’accoppiamento di un eccitone con un fotone. Essendo l’eccitone a sua volta una quasiparticella a carattere bosonico, ed essendo il fotone un bosone, il polaritone ha le caratteristiche di un bosone.)”

“la superflidità  è la caratteristica che permette a un fluido in assenza di viscosità di traspirare letteralmente fuori dal proprio contenitore” ha aggiunto Sanvitto. “ è collegata alla capacità di tutte le particelle di condensarsi in uno stato chiamato condensato di Einstein –Bose, conosciuto anche come il quinto stato della materia, in cui le particelle si comportano come un onda macroscopica singola, oscillando alla stessa frequenza (solitone).

Qualcosa di simile succede per esempio nei superconduttori: gli elettroni in coppia si condensano, dando luogo a superfluidi o super correnti in grado di condurre elettricità senza dispersione”

Questi esperimenti hanno mostrato che è possibile ottenere superfluidi a temperatura ambiente, dove fino ad ora questa proprietà era raggiungibile solo a temperature vicino allo zero assoluto. Questo potrà portare  in futuro al utilizzo  per strumenti fotonici.

Stéphane Kéna-Cohen, il cordinatore del gruppo di Montreal ha affermato “per raggiungere la superfluidità a temperatura ambiente, abbiamo utilizzato  un  film  ultrafino  di molecole  organiche racchiuso  tra due  specchi altamente riflettenti.

sandwich

La luce interagiva in modo molto importante con le molecole  mentre rimbalzava avanti e indietro tra i due specchi e questo ci ha permesso di formare  un fluido ibrido di luce e materiale organico. In questo modo abbiamo potuto combinare le proprietà dei fotoni come la loro effettiva leggerezza (ndr il fotone ha massa nulla e non trasporta alcuna carica elettrica) e altissima velocità, con forti interazioni che avvengono con gli elettroni entro le molecole. In normali condizioni, un fluido  si increspa e crea vortici attorno a tutto ciò che interferisce con il suo corso. In un superfluido, queste turbolenze si smorzano attorno al ostacolo, facendo si che il flusso continui la sua strada  inalterato”.

“il fatto che tale effetto sia osservato in condizioni di temperature ambiente” dice il team di ricerca, “puo  generare  un grande lavoro di ricerca nel futuro, non solo per  studiare i  fenomeni fondamentali  relativi  ai condensati Bose-Einstein, con esperimenti   da tavolo, ma anche per concepire e progettare futuri dispositivi a base di superfluidi fotonici in cui le perdite sono completamente soppresse e nuovi fenomeni inaspettati possono essere sfruttati”.
Giovanni Lerario, Antonio Fieramosca, Fábio Barachati, Dario Ballarini,    Konstantinos S. Daskalakis, Lorenzo Dominici, Milena De Giorgi, Stefan A. Maier, Giuseppe Gigli, Stéphane Kéna-Cohen & Daniele Sanvitto
vedi anfonte:  Superfluidità a temperatura ambiente in condensato polaritonico

http://www.lescienze.it/lanci/2017/06/12/news/cnr_superfluidita_a_temperatura_ambiente-3565398/

 https://www.cnr.it/it/comunicato-stampa/6690/uno-zampillo-di-luce-superfluida

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