Un team di fisici al MIT ha catturato per la prima volta il fenomeno del “secondo suono” in immagini dirette.
In materiali normali, il calore tende a diffondersi da una sorgente localizzata fino a dissiparsi nell’ambiente circostante. Ma in alcuni materiali, questo non è il caso. Questo include i superfluidi, uno stato della materia causato dal raffreddamento degli atomi a temperature estremamente basse. In questo stato, il superfluido può fluire all’infinito senza perdita di energia o viscosità.
Nei superfluidi, che vantano molte altre strane proprietà, il calore non si muove allo stesso modo. Invece, in questo stato privo di attrito, i fisici hanno previsto che il calore si propaghi come un’onda, nota come “secondo suono”.
“È come se avessi un serbatoio d’acqua e ne facessi bollire una metà”, ha spiegato il professore associato Richard Fletcher in un comunicato stampa. “Se poi osservi, l’acqua stessa potrebbe sembrare completamente calma, ma improvvisamente l’altra metà è calda, e poi l’altra metà è calda, e il calore va avanti e indietro, mentre l’acqua sembra completamente ferma.”
Catturare il movimento del calore in tali fluidi è complicato, poiché non emettono radiazione infrarossa. Tuttavia, il team ha scoperto che i fermioni di litio-6 risuonano a diverse frequenze a seconda della loro temperatura. Ciò ha permesso loro di tracciare il movimento dei fermioni che risuonano, rivelando che il calore si stava muovendo come onde sonore.
“Per la prima volta, possiamo fare foto di questa sostanza mentre la raffreddiamo attraverso la temperatura critica della superfluidità”, ha aggiunto il professore di fisica Martin Zwierlein, “e vedere direttamente come passa da essere un fluido normale, in cui il calore si equilibra noiosamente, a un superfluido in cui il calore si muove avanti e indietro.”
Il team ha intenzione di continuare a mappare il comportamento del calore in altri gas ultraraffreddati e ritiene che le loro scoperte potrebbero essere applicate ad altri materiali esotici, come le condizioni presenti all’interno delle stelle di neutroni.
L’articolo è pubblicato su Scienza.
