Fisica delle basse temperature
Trento ospita scienziati da tutto il mondo e il Nobel Douglas Osheroff
di Franco Dalfovo

Cosa succede alla materia, ai liquidi, ai solidi e ai gas, quando la temperatura si abbassa fino allo zero assoluto? Per sottolineare la natura sorprendente dei fenomeni che avvengono in questo regno del freddo e dell’ultrafreddo, i fisici hanno inventato parole come superfluidi, superconduttori, o supersolidi. In questi casi il “super” sintetizza comportamenti che risultano inspiegabili nell’ambito della fisica classica newtoniana e la cui comprensione passa attraverso un uso sapiente delle leggi della meccanica quantistica. Si parla allora di fluidi e solidi quantistici, sistemi nei quali la comune nozione di particella, o di atomo, si confonde con quella di onda.
Nuovi esperimenti e nuove teorie su questi sistemi sono stati il tema del simposio internazionale di fisica QFS2004 - Quantum Fluids and Solids che si è tenuto a Trento, al Centro Santa Chiara, dal 5 al 9 luglio.
Al convegno hanno partecipato ben 260 fisici, provenienti da 25 paesi diversi, con gruppi particolarmente numerosi dagli Stati Uniti, dal Giappone e dalla Russia. QFS2004 è la continuazione di una serie di conferenze sullo stesso tema, iniziate in Florida nel 1975 e le cui ultime edizioni si sono svolte a Costanza e Albuquerque. L’edizione di quest’anno è stata promossa e organizzata dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento e dal centro di ricerca e sviluppo dell’INFM sulla Condensazione di Bose-Einstein (BEC) diretto dal professor Sandro Stringari.
L’evento è stato un successo da vari punti di vista. Già il numero di partecipanti, in netto aumento rispetto alle precedenti edizioni, è un indicatore della qualità del programma scientifico proposto e dell’ampia rete di collaborazioni e rapporti internazionali dei fisici trentini. Per la formulazione del programma gli organizzatori si sono avvalsi di un comitato di esperti, guidato dal professor Luciano Reatto dell’Università di Milano, che comprendeva tra gli altri ben quattro premi Nobel per la fisica: Eric Cornell, David M. Lee, Tony Leggett, e Douglas Osheroff. Quest’ultimo era presente a Trento e la sua relazione ha chiuso il simposio. Si tratta del sesto premio Nobel per la fisica coinvolto negli ultimi due anni nelle iniziative trentine promosse dal centro INFM-BEC, dopo le visite di Eric Cornell e Ben Mottelson nel 2002, di Wolfgang Ketterle nel 2002 e 2004, di Claude Cohen-Tannoudji nel 2003 e di Tony Leggett nello scorso marzo. A queste va aggiunta la presenza di William Phillips nel consiglio scientifico del centro.
Altro dato che conferma l’importanza dell’evento è la sponsorizzazione della NASA, tramite il Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Oltre ad offrire un significativo sostegno finanziario, la NASA era rappresentata da vari ricercatori impegnati in settori di fisica applicata, nuove tecnologie e progetti di ricerca nello spazio. Altro sponsor importante, che finanzia per la prima volta questa serie di convegni, è la IUPAP - International Union of Pure and Applied Physics. La presenza di queste agenzie internazionali tra gli sponsor del simposio ne mette in risalto uno dei punti qualificanti, che sta nel fatto di miscelare ricerca pura e applicata in modo equilibrato ed efficace. Infatti, nel settore della fisica delle basse temperature, come in molti altri campi della fisica, le verifiche sperimentali delle leggi fondamentali della fisica, motivate dalla semplice curiosità (“curiosity driven”), sono spesso accompagnate da ricadute tecnologiche innovative. Così, accanto a nuove indagini sul comportamento supersolido dei cristalli di elio, o su nuovi fenomeni di coerenza in gas atomici confinati in trappole magnetiche e ottiche, il simposio ha ospitato anche relazioni riguardanti nuovi apparati per misure di precisione, o la riduzione del rumore indesiderato nelle comunicazioni satellitari o, ancora, l’ideazione e la possibile realizzazione di computer quantistici.
Di particolare importanza è stato l’essere riusciti a far giungere a Trento un numero considerevole di ricercatori operanti nei paesi dell’ex Unione Sovietica, come la Russia e l’Ucraina. Si tratta di paesi dove la fisica delle basse temperature viene tradizionalmente coltivata in laboratori e istituti di altissimo livello, ma che soffrono ora di vari problemi, quali l’emigrazione intellettuale, la carenza di risorse finanziarie, la difficoltà di andare all’estero o di ospitare colleghi stranieri. Dare modo a questi ricercatori di mantenere e rafforzare i loro legami scientifici con i colleghi europei, americani e giapponesi era uno degli obiettivi principali di questa edizione del simposio. Obiettivo raggiunto, con piena soddisfazione degli organizzatori e degli stessi ricercatori.
L’idea di portare QFS2004 a Trento era nata nell’ambito dei fisici che operano nel centro INFM-BEC. Il centro, che è ospitato dall’Università e cofinanziato dalla Provincia Autonoma di Trento, oltre a sostenere il simposio con propri fondi, ha agito da catalizzatore per il reperimento di risorse finanziarie esterne e per la creazione di un gruppo di lavoro a supporto dell’organizzazione locale, gestita con grande efficienza dall’Ufficio Manifestazioni e Convegni dell’ateneo. La nascita del centro BEC, avvenuta due anni fa, ha dato un contributo notevole alla visibilità di Trento come sede di ricerche di qualità in settori della fisica particolarmente attivi ed ha permesso il consolidamento e l’ampliamento dei rapporti internazionali dei fisici trentini, rapporti peraltro già vivi grazie alla presenza sul territorio di realtà quali il Dipartimento di Fisica dell’Università, l’ECT*, l’Irst e il CNR. In due anni, le iniziative del centro BEC hanno portato a Trento circa un migliaio di fisici da tutto il mondo, per conferenze, gruppi di lavoro e visite. In questo contesto, il simposio QFS2004 rappresenta la continuazione di un lavoro fruttuoso, condotto in sinergia con l’Università di Trento.

In alto a destra: una molecola di esafluoruro di zolfo immersa in una goccia di elio superfluido del raggio di qualche nanometro;
al centro: vortici quantizzati in un superfluido.
in basso: l’intervento di Douglas Osheroff al convegno QFS2004;