Parigi, 14 ottobre 2009. Potrebbe essere l’inizio di un romanzo di fantascienza scritto negli anni ’80, magari della collana “Urania”. In realtà a parlare di fantascienza sono stati i giornali nel riportare una notizia che, come ci ha detto il dottor Iacopo Carusotto del BCE, è stata gonfiata. Il che è un peccato perché la luce superfluida, sebbene non attraversi i muri e non diradi la nebbia, rappresenta una gran bella scoperta per il nostro bistrattato mondo accademico e della ricerca. È un team italo francese quello che è riuscito a scoprire le proprietà di un certo fascio di fotoni e di alcuni materiali. E l’innovazione non consisterà nello spiare il vicino di casa, bensì nell’ottenere un’elaborazione di dati ancor più sofisticata di quella cui ci hanno abituati i microprocessori. Iacopo Carusotto e Cristiano Ciuti fanno parte del team che ha portato alla luce, è il caso di dirlo, tale scoperta. Fisici teorici e compagni di università, i due scienziati si sono messi a pensare come fosse possibile applicare la superfluidità di alcuni liquidi alla luce. Con l’aiuto di altri due fisici sperimentali di Parigi ci sono riusciti. Abbiamo chiesto al dottor Carusotto di spiegarci nel dettaglio il valore della sua rivelazione scientifica
Dottor Carusotto, com’è nata questa scoperta?
Questa scoperta è nata da una proposta teorica iniziale del 2004. Il dottor Cristiano Ciuti ed io, vecchi compagni di studi universitari, avevamo deciso di mettere in comune alcune competenze acquisite nel corso del nostro lavoro di ricerca. Ci siamo resi conto che i sistemi di cui il dottor Ciuti è un grande specialista e i concetti di superfluidità che studia da anni il centro “Bec” di Trento, dove lavoro, potevano essere messi insieme allo scopo di studiare la superfluidità di alcuni tipi di luce. Una campo finora inesplorato e differente dal solito.
Ci spieghi, in maniera il più possibile divulgativa, che cos’è la superfluidità
Il concetto di superfluidità è divenuto oggetto di studio nella prima metà del ‘900. In seguito ad alcune osservazioni di flusso senza attrito in liquidi quali l’Elio, portato a temperature ultrabasse, oppure gli elettroni e alcuni tipi di metalli che a temperature bassissime iniziano a scorrere senza la minima resistenza. Un fenomeno quasi “magico” che è dovuto a una serie di concause presenti nel liquido che sarebbe lungo e complicato stare a spiegare. Una volta scoperta questa proprietà in alcuni elementi dovutamente trattati lo studio iniziò a diffondersi in tutto il mondo. Sono dunque molti anni che il centro “Bec” rappresenta uno dei principali poli scientifici per questo tipo di studi.
Quindi che cos’è successo? Perché mettere in relazione la superfluidità con la luce?
Ci siamo resi conto che questo concetto poteva essere esteso alla propagazione della luce in alcuni materiali. Abbiamo scoperto che lo stesso meccanismo che sta alla base dello scorrere dell’Elio senza attrito è responsabile del fatto che la luce attraversa alcuni materiali senza essere distorta dalla presenza dei piccoli difetti che inevitabilmente si trovano in un campione di materiale. Soprattutto i nostri campioni sono materiali molto densi. Normalmente, al primo sgraffio che incontra, la luce viene diffusa dappertutto. Mentre la nostra luce superfluida può attraversare il campione indisturbata. Nell’avventura si sono uniti i membri di un team sperimentale, io e Ciuti infatti siamo solo teorici. Il test effettuato dai professori Alberto Bramati ed Elizabeth Giacobino, fisici sperimentali, a Parigi ha messo in pratica la nostra intuizione.
Ma è vero, come riportato da molti giornali, che questa luce può passare attraverso i muri?
Assolutamente no. Sono fandonie da sensazionalismo. Quelli che utilizziamo sono materiali scelti in maniera molto particolare, una luce di una frequenza ben definita e in precise condizioni di laboratorio. Anche l’idea che la nostra luce trapassi la nebbia è un’esagerazione. Pensi che lo stesso meccanismo non funzionerebbe così perfettamente nemmeno all’aria aperta. Il materiale passato è Arseniuro di Gallio, GaAs (non arsenuro come qualcuno ha scritto). Il fenomeno che sta alla base della tradizione superfluida dell’Arseniuro non può essere visto a occhio nudo. Quindi chi pensa al cannocchiale da 007 per spiare le case altrui sta sognando
Quindi il fenomeno della superfluidità dipende sia dalla qualità della luce sia dal mezzo attraversato?
Soprattutto dal mezzo. È con la combinazione di più elementi che si ottiene questo effetto incredibile.
Qualcuno ha tirato in ballo gli ultimi premi Nobel per la Fisica. Che cosa c’entrano con il vostro esperimento?
I vincitori del Nobel hanno portato a termine la realizzazione dei CCD. I CCD altro non sono che circuiti integrati, li possiamo trovare in una qualsiasi macchina fotografica digitale. Certo, quelli utilizzati nei laboratori di Parigi forse erano un pochino più sofisticati, ma lo strumento è identico. L’altro legame “pionieristico” con il Nobel 2009 sono le fibre ottiche, un mezzo per trasportare informazione ottica. La luce superfluida potrebbe essere applicata per realizzare dell’elaborazione ottica, cioé non soltanto per trasmettere informazione, ma anche per elaborarla, fare calcoli.
A questo proposito, quali sono i vantaggi che si potranno ottenere da questa scoperta?
La cosa che ci intrigava all’inizio è appunto questa, utilizzare la propagazione della luce all’interno di questi materiali, all’interno dell’Arseniuro di Gallio che peraltro è lo stesso materiale usato in molti dispositivi a semiconduttori di uso corrente utilizzarli. Usare questa luce per l’elaborazione dell’informazione potrebbe migliorare esponenzialmente le prestazioni di qualsiasi computer.
Ci sono altri campi nei quali questa scoperta potrebbe rivelarsi importante?
Alla lunga si potrebbe pensare che queste ricerche potrebbero essere d’aiuto per il famoso computer quantico. E davvero una prospettiva a lunghissimo termine. Poi le applicazioni della superfluidità sono innumerevoli. Ad esempio i magneti a superconduttore che vengono utilizzati dentro l’acceleratore di particelle di Ginevra sono basati sul meccanismo superconduttività che è un analogo della superfluidità. Se non ci fosse questo fenomeno il costo energetico sarebbe impossibile da sostenere. Pensiamo che questa scoperta potrebbe servire anche in questa direzione.
