Bene, devo raccontarvi di un evento appena avvenuto nel campo della fisica, e fidatevi, si tratta di una di quelle scoperte che vi fanno rimettere in discussione tutto ciò che credevate di sapere sull’universo.
Gli scienziati hanno appena dimostrato — per la prima volta nella storia — di poter rendere un superconduttore più robusto manipolando lo spazio “vuoto” circostante. Non modificando il materiale. Non raffreddandolo ulteriormente. Semplicemente giocando con la stranezza quantistica che esiste in ciò che un tempo chiamavamo vuoto.
Prima, parliamo del “null”
Probabilmente immaginate il vuoto — lo spazio vuoto — come, be’, vuoto. Niente. Zero.
Ma la fisica quantistica ci dice da decenni che ciò è assolutamente falso. Anche lo spazio più vuoto immaginabile è brulicante di attività. È come pensare che il fondo dell’oceano sia completamente silenzioso, quando in realtà è pieno di suoni che non possiamo udire.
Ecco come funziona (in termini semplici): secondo il cosiddetto principio di indeterminazione di Heisenberg, la natura non può fare a meno di essere un po’ sfocata alle scale più piccole. Anche quando si cerca di rimuovere tutto da una regione di spazio, si ottengono ancora quelle che vengono chiamate “fluttuazioni quantistiche” — dove particelle e antiparticelle appaiono spontaneamente e si annichilano quasi istantaneamente.
Questi non sono semplici elucubrazioni teoriche. Gli scienziati hanno misurato questi effetti in fenomeni come l’effetto Casimir e qualcosa chiamato spostamento di Lamb. Sono reali, misurabili e ora risulta che sono potenzialmente utili.
E i superconduttori?
Vi darò la versione rapida: i superconduttori sono materiali che possono condurre elettricità con resistenza esattamente pari a zero. Zero! Nessuna energia persa sotto forma di calore. Niente di niente.
Il rovescio della medaglia? Funzionano così solo quando sono estremamente freddi — spesso più freddi dello spazio esterno. Parliamo di temperature vicine allo zero assoluto, che corrisponde a meno 459 gradi Fahrenheit. Questo li rende poco pratici per la maggior parte delle applicazioni quotidiane.
Ora, ecco dove le cose diventano entusiasmanti.
L’esperimento che ha sfidato le aspettative
Un gruppo di ricercatori cinesi, in collaborazione con Frank Wilczek (sì, quel Frank Wilczek, premio Nobel) e colleghi del MIT e dell’Università Jiao Tong di Shanghai, ha deciso di tentare qualcosa di audace: volevano verificare se le fluttuazioni del vuoto quantistico potessero effettivamente influenzare la superconduttività.
La loro idea era elegante nella sua semplicità. Hanno preso un materiale superconduttore chiamato niobio diseleniuro (NbSe2, se state tenendo il conto) e lo hanno inserito in un dispositivo chiamato risonatore terahertz a split-ring. In termini non tecnici, si tratta di una piccola cavità appositamente progettata che rimodella l’ambiente elettromagnetico attorno al superconduttore.
I ricercatori hanno confrontato il comportamento del materiale con e senza questa cavità. Ed ecco il colpo di scena: la temperatura critica di superconduttività è effettivamente aumentata quando il materiale era all’interno della cavità.
Non di una quantità minima e insignificante. Parliamo di un aumento del 5,4% della temperatura critica. Può non sembrare drammatico, ma nel mondo della ricerca sulla superconduttività, è una questione piuttosto rilevante.
La temperatura critica è la temperatura al di sotto della quale un materiale diventa superconduttore. Quindi, se si può spingere quella soglia più in alto, si rende potenzialmente l’intero sistema più pratico.
Cosa sta realmente succedendo?
Qui le cose diventano davvero interessanti. I ricercatori hanno scoperto che l’ Enhancement non era casuale — mostrava un pattern di risonanza specifico a seconda della frequenza della cavità. Questo suggerisce fortemente che lo stato superconduttore e i modi della cavità stanno effettivamente “parlando” tra loro, accoppiandosi in modo quantomeccanico.
Pensatela così: immaginate di spingere qualcuno su un’altalena. Se spingete al ritmo giusto, l’altalena oscilla sempre più in alto. Ma se spingete al ritmo sbagliato, non fate altro che farla oscillare in modo disordinato. La cavità e il superconduttore sembrano avere un proprio ritmo sincronizzato.
La spiegazione teorica (e adoro questo aspetto) è che lo stato superconduttore e la cavità stanno scambiandosi “fotoni virtuali” — le particelle