Scienziati del MIT (Massachusetts Institute of Technology), negli Stati Uniti, hanno osservato un fenomeno fisico sorprendente legato al calore. Normalmente il calore si diffonde e si “mischia” fino a scomparire in un equilibrio uniforme, ma in questo esperimento è stato visto muoversi in forma di onda attraverso alcuni materiali. Questo comportamento è stato battezzato “secondo suono” e si è manifestato in un gas superfluido, un tipo di liquido che scorre senza attrito a temperature estremamente basse, in questo caso circa -271 gradi.
Finora si dava per scontato che, quando qualcosa di caldo entra in contatto con qualcosa di freddo, il calore si distribuisca gradualmente finché tutto raggiunge la stessa temperatura. In questo studio, invece, il processo è stato molto diverso: i ricercatori spiegano che il calore “viaggiava a impulsi, come onde in uno stagno, invece di dissiparsi lentamente”.
Perché questo “secondo suono” è così importante?
Il lavoro è stato condotto da un team di ricercatori guidato da esperti del MIT, in collaborazione con Pantxo Diribarne dell’Università Grenoble Alpes. Per l’esperimento è stato utilizzato elio-4, con cui è stato creato un ambiente in cui l’elio presentava allo stesso tempo una parte superfluida e una parte normale. Questa coesistenza genera attrito interno e strutture vorticoshe all’interno del liquido.
Iniettando calore in questo sistema, gli scienziati hanno osservato che le onde di calore si propagavano a circa 15 metri al secondo. Questo risultato apre la strada a una comprensione più profonda dei materiali considerati superconduttori, cioè quelli che conducono elettricità senza perdita di energia, e permette di studiare nuove possibili tecnologie basate su questi principi.
Le parole del responsabile del team del MIT
Martin Zwierlein, professore di fisica al MIT e leader del gruppo di ricerca, ha riassunto così il valore dello studio. Per la prima volta è possibile ottenere immagini di questa sostanza mentre viene raffreddata oltre la temperatura critica di superfluidità e osservare direttamente il passaggio da un fluido normale, in cui il calore si equilibra in modo banale, a un superfluido in cui il calore oscilla avanti e indietro.
Secondo Zwierlein, questa capacità di osservazione diretta consentirà ora di misurare con precisione la conducibilità termica in questi sistemi. L’obiettivo è arrivare a comprendere meglio il comportamento di questi materiali e, in prospettiva, progettare sistemi più efficienti, con possibili ricadute su dispositivi elettronici, gestione del calore e sviluppo di nuove tecnologie basate sulla superfluidità e sulla superconduttività.
Possibili applicazioni future
Anche se si tratta ancora di ricerca di base, la descrizione del calore che si comporta come un’onda apre scenari interessanti. Capire come l’energia termica possa muoversi in modo ordinato, invece che disperdersi, potrebbe essere utile per:
- migliorare il controllo del calore in microchip e dispositivi elettronici avanzati
- studiare nuovi materiali superconduttori più stabili e facili da utilizzare
- progettare tecnologie che riducano la perdita di energia nei sistemi di trasporto elettrico
Si tratta di prospettive a medio-lungo termine, ma la possibilità di osservare direttamente il “secondo suono” in laboratorio è già considerata un traguardo scientifico di grande rilievo.
FAQ
Il “secondo suono” si verifica in condizioni normali?
No, il fenomeno osservato dal team del MIT avviene in condizioni estreme, con temperature prossime allo zero assoluto e in presenza di un gas superfluido come l’elio-4. In situazioni quotidiane, il calore continua a diffondersi in modo ordinario, senza comportarsi come un’onda visibile.
Questa scoperta può portare presto a nuove tecnologie di uso comune?
Nel breve periodo si tratta soprattutto di un avanzamento teorico e sperimentale nella fisica della materia condensata. Tuttavia, comprendere meglio come si muovono calore ed energia in materiali superfluidi e superconduttori potrebbe, in futuro, contribuire allo sviluppo di dispositivi elettronici più efficienti e di sistemi energetici con minori perdite.
