Nel giugno 2017, i fisici hanno aperto la strada alla produzione di "luce liquida" a temperatura ambiente, rendendo questa strana forma di materia più accessibile che mai.
Tale materia è sia una sostanza superfluida con attrito e viscosità zero, sia un tipo di condensato di Bose-Einstein, a volte descritto come il quinto stato della materia, che consente alla luce di fluire effettivamente intorno agli oggetti e agli angoli.
La luce ordinaria si comporta come un'onda e talvolta come una particella, viaggiando sempre in linea retta. Questo è il motivo per cui non possiamo vedere cosa c'è dietro gli angoli o gli oggetti. Ma in condizioni estreme, la luce è in grado di comportarsi come un liquido e scorrere intorno agli oggetti.
I condensati di Bose-Einstein sono interessanti per i fisici perché in tale stato le regole passano dalla fisica classica a quella quantistica e la materia inizia ad acquisire più proprietà ondulatorie. Si formano a temperature vicine allo zero assoluto ed esistono solo per una frazione di secondo.
Tuttavia, in un nuovo studio, gli scienziati hanno riportato la creazione di un condensato di Bose-Einstein a temperatura ambiente utilizzando una combinazione "simile a Frankenstein" di luce e materia.
Flusso di polaritoni in collisione con un ostacolo negli stati non superfluido (in alto) e superfluido (in basso) / Polytechnique Montreal.
"Un'osservazione straordinaria nel nostro lavoro è che abbiamo dimostrato come la superfluidità può verificarsi anche a temperatura ambiente in condizioni ambientali utilizzando particelle di luce e materia - polaritoni", afferma il ricercatore capo Daniel Sanvitto del CNR NANOTEC, Istituto italiano di nanotecnologia.
La creazione di polaritoni richiedeva attrezzature serie e ingegneria su scala nanometrica. Gli scienziati hanno posto uno strato di 130 nanometri di molecole organiche tra due specchi ultra riflettenti e lo hanno colpito con un impulso laser di 35 femtosecondi (un femtosecondo è un quadrilione di secondo).
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"In questo modo possiamo combinare le proprietà dei fotoni, come la loro massa efficiente dalla luce e l'alta velocità, con forti interazioni dovute ai protoni all'interno delle molecole", afferma Stephen Kena-Cohen dell'Ecole Polytechnique de Montreal.
Il "superfluido" risultante ha mostrato proprietà piuttosto insolite. In condizioni standard, il fluido crea increspature e vortici quando scorre. Tuttavia, nel caso del superfluido, le cose sono diverse. Come mostrato nell'immagine sopra, di solito il flusso di polaritoni è disturbato come onde, ma non in un superfluido:
"In un superfluido, questa turbolenza non viene soppressa attorno agli ostacoli, consentendo al flusso di continuare invariato", spiega Kena-Cohen.
I ricercatori sostengono che i risultati aprono nuove possibilità non solo per l'idrodinamica quantistica, ma anche per i dispositivi di polaritone a temperatura ambiente per le tecnologie future, ad esempio per la produzione di materiali superconduttori per pannelli solari e laser.
Vladimir Mirny
