Cercando la risposta a un problema si può trovare una soluzione molto diversa da quel che ci si aspettava, scoprendo nuovi fenomeni e aumentando le conoscenze scientifiche. È quello che è successo a Sébastien Balibar, direttore di ricerca presso il laboratorio di Fisica Statistica della Scuola Normale Superiore di Parigi, che cercava un supersolido e ha trovato la plasticità “gigante”. Balibar racconterà le sue scoperte nel prossimo colloquium della SISSA, il 21 maggio alle 14.30.
“You can’t always get what you want” dice la canzone. Non si può sempre ottenere quel che si cerca, ma a volte si può trovare qualcosa di altrettanto importante. Come nel caso delle ricerche sul sull’elio-4 (un isotopo dell’elio) solido: mentre ci si adoperava per dimostrare che può essere un “supersolido” si è osservato invece che in condizioni particolari questo materiale ha caratteristiche di plasticità “gigante” (giant plasticity). Di questo si parlerà nel prossimo colloquium della SISSA.
Facciamo un passo indietro. Che cos’è un supersolido? “È un materiale che è sia elastico che superfluido”, spiega Balibar. Un superfluido è un fluido la cui viscosità è nulla, ed è uno dei fenomeni in cui la meccanica quantistica si “mostra” a livello macroscopico: il comportamento bizzarro dell’elio superfluido, che balza fuori liberamente dal suo contenitore o zampilla da cannucce di vetro quando viene riscaldato, per esempio si può apprezzare a occhio nudo. “L’idea (controintuitiva) che un solido possa essere anche superfluido è stata proposta già alla fine degli anni ’60,” continua Balibar, “e nel 2004 Eunseong Kim e Moses Chan in un esperimento storico hanno avanzato l’ipotesi che l’elio-4 solido potesse avere queste caratteristiche, innescando un nuovo filone di ricerca”. Queste ricerche però sono andate ora in una direzione inaspettata: “nove anni dopo il nostro gruppo ha scoperto che vicino allo zero assoluto e in assenza di impurità questo solido ha caratteristiche di plasticità gigante”.
“Il fenomeno, per noi ‘addetti ai lavori’, è spettacolare: in pratica l’elio cristallino ultrapuro non oppone alcuna resistenza a forze applicate in una particolare direzione. Immaginate una pila di fogli di carta, se ne spingete uno orizzontalmente scivolerà fuori dal blocco”, continua Balibar. “Questo più o meno accade anche agli strati che formano il cristallo di elio, solo che scivolano via senza il minimo attrito. L’effetto però sparisce se nel materiale ci sono anche solo piccolissime impurità, o se la temperatura cresce di pochissimo (sopra i 0,2 gradi Kelvin). Questo comportamento è del tutto diverso da quello che accade con i cristalli classici dove serve applicare forze notevoli per ottenere anche solo una piccola deformazione”.
“In pratica siamo riusciti a dare una spiegazione dei risultati di Kim e Chan senza dover invocare i supersolidi”, conclude Balibar. Lo scienziato racconterà le sue ricerche sull’elio cristallino in una conferenza che si terrà il 21 maggio alle 14.30, nell’Aula Magna della Scuola.
La conferenza è aperta al pubblico e si terrà in Inglese.
Più in dettaglio…
Sébastien Balibar è Direttore di Ricerca del CNRS, presso il Laboratorio di Fisica Statistica della Scuola Normale Superiore di Parigi. Il suo campo di studi è la fisica della materia condensata e delle basse temperature. È stato invited professor all’Università di Costanza (Germania), all’Università di Kyoto (Giappone), e all’Università di Harvard (USA). È membro dell’American Physics Society e dell’Accademia delle Scienze francese. Nel 2005 ha ricevuto il prestigioso Fritz London Memorial Prize per i suoi pionieristici contributi alla fisica sperimentale delle basse temperature. Oltre ai suoi lavori scientifici è autore di diversi libri di divulgazione, uno dei quali tradotto anche in italiano: “L’atomo e la mela” (Bollati Borighieri, 2009).
