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In Puglia e Basilicata

La scoperta

Da Lecce arriva la «luce liquida»

Da Lecce arriva la «luce liquida»

Pubblicata su «Nature» la ricerca condotta dall’Istituto di Nanotecnologia del Cnr. Svolta scientifica e applicazioni pratiche

26 Maggio 2022

Alberto Nutricati

LECCE - Parlare di «luce liquida» sembrerebbe un paradosso e invece così non è. Non solo esiste, ma è stata persino inserita in un chip grazie alle ricerche condotte dall’Istituto di nanotecnologia del Cnr di Lecce e dall’Università di Pavia.
Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, documenta per la prima volta la formazione di un fluido quantistico di luce in un microchip integrabile con l’elettronica tradizionale. Quartier generale degli esperimenti è stato l’Istituto di nanotecnologia di Lecce (Cnr-Nanotec). Notevoli le ricadute attese, sia in termini di conoscenza delle proprietà fondamentali dei sistemi di particelle subatomiche interagenti, sia in termini di sviluppo di nuove tecnologie.
Solitamente si ritiene che gli stadi della materia siano quattro: solido, liquido, gassoso e plasma. In realtà, a questi se ne deve aggiungere un quinto, costituito dal condensato di Bose-Einstein, dove le leggi della meccanica quantistica, che regolano il comportamento dei sistemi di particelle a livello microscopico, si connettono con quelle della fisica classica, che regolano i macrofenomeni. I ricercatori hanno progettato e realizzato un microchip in grado di formare un condensato di Bose-Einstein quando eccitato da luce laser. Alla scoperta hanno contribuito anche studiosi della Princeton University, del Lawrence Berkeley

National Laboratory e dell’Ecole Centrale de Lyon.
«In un condensato di Bose-Einstein - spiega Vincenzo Ardizzone, ricercatore al Cnr-Nanotec - le particelle, in questo caso dei bosoni interagenti, occupano collettivamente un unico stato del sistema. In condizioni opportune, un sistema di questo tipo può comportarsi come un fluido “quantistico” in grado, a differenza dei fluidi classici, di superare ostacoli senza subire deviazioni». «Il fenomeno della condensazione di Bose-Einstein - aggiunge Dario Gerace, coautore del lavoro e docente di Fisica teorica della materia a Pavia - è stato recentemente osservato anche nei materiali semiconduttori stimolati otticamente mediante laser, in cui è possibile ottenere delle quasi-particelle di natura ibrida, costituite da fotoni e stati eccitati della materia, dette “polaritoni”, che si comportano come bosoni».

Peraltro, i ricercatori sono riusciti a rendere stabile il condensato ottenuto, schermandolo da eventuali perturbazioni esterne. «Questi esperimenti - spiega Daniele Sanvitto, dirigente di ricerca del Cnr-Nanotec e responsabile del team di fotonica avanzata - hanno permesso di definire un nuovo concetto di fluido quantistico, spesso menzionato come “fluido quantistico di luce”. Questa nuova osservazione, oltre all’interesse di natura fondamentale, ovvero lo studio di fenomeni fisici unici, promette anche notevoli risvolti applicativi, quali ad esempio la realizzazione di sorgenti di luce coerente (laser) a bassa soglia (o a soglia nulla), la realizzazione di circuiti ottici privi di dissipazione (e quindi basso consumo energetico) per computazione ultraveloce, così come la loro applicazione alla computazione neuromorfica (circuiti neuronali ottici) grazie alle forti interazioni non lineari tra fluidi quantistici». «A queste - conclude Giuseppe Gigli, direttore del Cnr-Nanotec - si aggiungono altre applicazioni, tutte di notevole interesse verso le quali il team di fotonica avanzata del Cnr-Nanotec mostra grande attenzione facendo dei nostri laboratori, a Lecce, un riferimento di eccellenza internazionale».

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