Come fare un nodo in un liquido
Già nel XIX secolo, i fisici hanno scoperto che nei liquidi possono esistere nodi stabili. Grazie a speciali vortici quantistici, questo funziona anche nei sistemi reali.
I liquidi sono generalmente troppo mutevoli perché strutture complesse come i nodi possano rimanere stabili a lungo termine. Ma ci sono delle eccezioni, come ha dimostrato un team guidato da Toni Annala della Aalto University in Finlandia: In alcuni fluidi, è possibile annodare una vertebra in modo tale che non si stacchi più. Tuttavia, non devi preoccuparti di soffocare con un nodo inaspettato nel tuo caffè. Come riferisce il team in un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista "Physical Review Letters", questo funziona solo nei liquidi che presentano effetti quantistici macroscopici. Oltre ai condensati di Bose-Einstein, questo include anche alcuni cristalli liquidi. In questi casi, i vortici non riescono a penetrare da soli e quindi a sciogliere il nodo.
I vortici nei liquidi sono essenzialmente tubi rotanti e, in determinate condizioni, si possono formare dei nodi. Un nodo di questo tipo è un anello chiuso che si incrocia in modo tale da non poter essere distorto in un semplice anello - per esempio, il nodo a quadrifoglio che si può creare nel caffè. Tuttavia, questi nodi si disintegrano rapidamente. Da un lato, i vortici possono semplicemente penetrare in se stessi e sciogliere il nodo, dall'altro si disintegrano rapidamente in tanti semplici vortici ad anello non collegati tra loro. Già nel XIX secolo, tuttavia, gli esperti si erano resi conto che tali nodi sarebbero stati matematicamente stabili in un fluido ideale senza attrito.
Fino ad oggi, tuttavia, i vortici non sono mai stati in grado di creare una rete di vortici.
Finora, però, non si conosceva alcun fluido reale in cui i vortici potessero annodarsi in modo permanente. Il team di Annala è ora riuscito a dimostrare che tali nodi fluidi possono essere realizzati se si utilizzano vortici quantistici. Questi cosiddetti vortici topologici non sono vortici meccanici, ma perturbazioni lineari nella struttura di un fluido altamente ordinato, dove fa differenza girarci intorno in senso orario o antiorario. Il segreto è che in questi sistemi si conserva una quantità chiamata vorticità, analoga alla conservazione dell'energia nella fisica classica. Nella loro pubblicazione, il gruppo di lavoro ha dimostrato che esistono nodi in fluidi reali, anche se esotici, che possono essere risolti solo violando questo parametro di conservazione. Il prossimo passo per gli esperti è quello di risolvere effettivamente un nodo in un condensato di Bose-Einstein.
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articolo originale su Spektrum.de
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