L’AQUILA. È una delle eccellenze del Gran Sasso science institute. Tanto da ottenere, con il progetto Match, 1 milione e mezzo di euro dall’European research council, per sviluppare modelli matematici per la comprensione dei sistemi quantistici. Progetto a cui Serena Cenatiempo lavorerà per i prossimi cinque anni. Cenatiempo è tra i 400 ricercatori europei, di cui 32 italiani, che nel 2023 hanno ricevuto uno degli starting grant dall’organo della Commissione europea che finanzia la ricerca di base. Il progetto MaTCh, Macroscopic properties of interacting bosons combinerà diverse tecniche matematiche per descrivere come fenomeni quantistici si verifichino a livello macroscopico in sistemi costituiti da un grande numero di bosoni (atomi in cui la somma dei neutroni, protoni ed elettroni è pari). «Siamo abituati a pensare che gli effetti quantistici si manifestino solo alla scala microscopica. E in effetti la meccanica quantistica descrive le interazioni tra costituenti della materia le cui dimensioni sono milioni di volte più piccole di quelle di un granello di sabbia», spiega la ricercatrice del Gssi, «tuttavia, esistono effetti quantistici visibili a occhio nudo e sono estremamente bizzarri. Un esempio è quello dell’elio superfluido. Quando l’elio viene compresso e poi portato a temperature estremamente basse, diventa un liquido capace di risalire le pareti del contenitore in cui viene raccolto, un comportamento che sfugge al nostro intuito». Nel 2018, insieme a un gruppo di ricercatori dell’Università di Zurigo, Cenatiempo ha provato la validità della teoria approssimata per i sistemi di bosoni, come l’elio superfluido, elaborata dl fisico russo Nikolay Bogoliubov, in condizioni particolari di interazione tra gli atomi, nella forma di un teorema matematico.
«La matematica ci ha permesso di acquisire un controllo dettagliato sulla differenza tra il comportamento macroscopico di un gas di bosoni confinato a temperature prossime allo zero assoluto, cioè a -273,15°C, complicatissimo da studiare perché coinvolge migliaia di particelle e, quindi, milioni di interazioni, e le predizioni basate sulla teoria di Bogoliubov, una teoria approssimata che di quel sistema prova a cogliere le caratteristiche essenziali», sottolinea Cenatiempo. Il progetto Match, acronimo scelto perché significa sia partita, nel senso di sfida, sia mettere insieme, si propone di proseguire su questa strada estendendo l’approccio sviluppato ad altri sistemi. Nel lungo termine, i risultati di Match potrebbero essere il punto di partenza per modelli numerici utili a progettare al computer nuovi materiali con le proprietà desiderate, dalla superconduttività al magnetismo quantistico. Questi modelli numerici potrebbero, poi, indirizzare gli esperimenti in laboratorio. (m.p.)
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