L’elio  cristallino  che  sorprende      

   

Supersolidi,  plasticità  gigante  e  serendipità:  tutto  in  una  conferenza  SISSA    

21  maggio  2014,  ore  14.30  SISSA  –  Aula  Magna  

Via  Bonomea  265,  Trieste    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).  

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• Crediti  immagine:  Sébastien  Balibar    

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