Sistemi quantistici a molti corpi su spazi curvi: si aprono nuove prospettive

Tramite l’utilizzo di metodi numerici capaci di sondare la natura quantistica della materia, questo studio dimostra che bosoni intrappolati in uno stretto guscio sferico, possono formare una fase “supersolida”, un particolare stato della materia che incredibilmente possiede sia le proprietà di un solido che quelle di un fluido caratterizzato dalla completa assenza di viscosità (superfluido). 

Come sappiamo la curvatura è importante in diversi campi, dalla cosmologia alla biologia, e la possibilità di misurarne gli effetti sulle proprietà dei sistemi quantistici a molti corpi apre certamente nuove ed entusiasmanti strade di indagine. Ad esempio, nell’ambito dei sistemi di atomi ultra freddi è possibile ottenere queste condizioni in laboratorio tramite l’utilizzo delle “trappole a bolla”, sistemi sperimentali in grado di confinare gli atomi su superfici ellittiche. 
Finora gli esperimenti si sono concentrati sulle interazioni deboli tra atomi ed eseguiti sulla stazione spaziale internazionale per contrastare gli effetti della gravità che fa collassare le particelle sul fondo della trappola.

Questo studio è frutto di una collaborazione tra ricercatori delle Università di Firenze (Matteo Ciardi e Fabio Cinti) e Messina (Giuseppe Pellicane e Santi Prestipino) ed ha permesso di mostrare che un supersolido può esistere su superfici curve considerando due tipi di interazione: “soft-core” e dipolare. 
Nel primo caso si osserva una disposizione poliedrica dei cluster supersolidi sulla sfera. Al contrario, un'interazione dipolare porta alla formazione di un nastro supersolido di cluster intorno all'equatore. Questi risultati, che per la prima volta mettono insieme curvatura e supersolidità, permettono di aprire nuove interessanti prospettive sull'influenza della curvatura sui sistemi a molti corpi fortemente correlati.