Una centrifuga ottica per svelare i segreti dei superfluidi
Controllare il moto delle molecole dentro un liquido quantistico sembrava un traguardo ancora lontano, eppure un gruppo di fisici ha appena dimostrato che si può fare. La nuova centrifuga ottica sviluppata presso la University of British Columbia riesce a far ruotare molecole immerse in minuscole gocce di elio liquido, aprendo una finestra senza precedenti sullo studio dei superfluidi. Ed è una di quelle notizie che, nel mondo della fisica quantistica, cambia parecchie cose.
Il punto chiave è questo: i superfluidi, come l’elio raffreddato fino a temperature prossime allo zero assoluto, scorrono senza attrito. Nessuna viscosità, nessuna resistenza interna. Eppure funzionano comunque da solventi, permettendo alle molecole di dissolversi al loro interno. E qui nasce il problema: far ruotare una molecola disciolta in un fluido è complicato, perché la molecola tende ad “appesantirsi” interagendo con gli atomi circostanti. Il dottor Valery Milner, fisico associato al dipartimento di Fisica e Astronomia della UBC, usa un paragone molto efficace: è come far rotolare una palla di neve. Finché è piccola si muove facilmente, ma man mano che raccoglie altra neve diventa sempre più difficile da spostare.
Come funziona la nuova centrifuga ottica
Le centrifughe ottiche tradizionali sfruttano impulsi laser rotanti per allineare e far girare molecole nei gas. Il campo elettrico del laser ruota e le molecole lo seguono, iniziando a girare. Fin qui tutto noto. Il problema era che nessuno era mai riuscito a replicare lo stesso effetto con molecole immerse in un superfluido. Il team guidato da Milner, in collaborazione con l’Università di Friburgo, ha trovato una soluzione elegante: ha incorporato dimeri di ossido nitrico in nanogocce di elio, introducendo poi un breve ritardo tra gli impulsi laser. L’interferenza generata da questo ritardo produce una rotazione molto più lenta e stabile, aumentando quella che i ricercatori definiscono la “spinnability” delle molecole. In pratica, le rende più facili da far girare in modo controllato.
Lo studio, pubblicato su Physical Review Letters nel luglio 2026, rappresenta la prima dimostrazione riuscita di rotazione molecolare controllata dentro un superfluido. E non è un dettaglio da poco: significa poter regolare sia la direzione che la velocità di rotazione, esplorando come le molecole interagiscono con l’ambiente quantistico a diverse frequenze.
Verso i limiti della superfluidità
Il passo successivo è ancora più affascinante. Il gruppo di ricerca intende variare la frequenza di rotazione per individuare un punto critico, quello in cui la rotazione molecolare dovrebbe rallentare drasticamente perché la superfluidità inizia a cedere. Capire come e a quale frequenza avvenga questa transizione su scala atomica è una delle grandi domande aperte nella scienza della materia quantistica. “Non è ancora ben compreso come e quando questa transizione avvenga a una scala così microscopica”, spiega Milner. “È esattamente l’area che il nostro laboratorio sta esplorando adesso.”
La ricerca ha ricevuto il supporto del Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, della Canada Foundation for Innovation e del BC Knowledge Development Fund. E se la centrifuga ottica manterrà le promesse, potrebbe diventare uno strumento fondamentale per chiunque voglia capire davvero cosa succede dentro quei liquidi straordinari che sfidano le leggi della fisica classica.
