Un superconduttore capace di rivoluzionare le tecnologie, abbattendo i costi energetici della distribuzione dell’elettricità e cambiare la struttura stessa del sistema di produzione e distribuzione della corrente elettrica nel mondo. Sono i cuprati, materiali superconduttori composti da rame, ossigeno e altri elementi, ma capaci finora di “funzionare” solo a bassissime temperature. Adesso, uno studio condotto dal Politecnico di Milano e altri prestigiosi centri di ricerca internazionali, pubblicato da Science, porta nuova conoscenza sullo “strano” comportamento di questi materiali, e svela come renderlo efficace anche a temperatura ambiente, aprendo la strada a una vera e propria rivoluzione dell’elettricità.
La scoperta è degli scienziati dell’Università Chalmers di Göteborg, del Politecnico di Milano, della Sapienza di Roma e del Sincrotrone Europeo ESRF. Hanno scoperto che la presenza di onde di densità di carica modifica il comportamento dei cuprati e lo porta ad essere più simile a quello dei normali metalli anche a temperatura ambiente.
I superconduttori sono materiali al cui interno la corrente elettrica viaggia senza resistenza, al di sotto di una certa temperatura. Questo li differenzia in modo drastico dai normali metalli, in cui la resistenza comporta una produzione di calore e quindi uno spreco di energia, che appunto si trasforma e si disperde sotto forma di calore. Benché nota da più di un secolo, la superconduttività rimane uno dei fenomeni più misteriosi e affascinanti studiati dalla fisica dei solidi. L’obiettivo era proprio quello di trovare materiali che siano superconduttori anche a temperature normali.
È stato possibile lavorando su una proprietà importante dei cuprati, ovvero il fatto che, anche a temperatura superiore a quella critica, quando sono nello stato “normale” e quindi non hanno resistenza zero, i cuprati si comportano in modo non convenzionale, tanto da essere denominati metalli “strani”. La stranezza sta nell’aumento lineare della resistività con la temperatura, cosa che non avviene di solito per i metalli comuni. Capire la “stranezza” dello stato “normale” dei cuprati superconduttori è da anni uno degli obiettivi della ricerca internazionale. Per questo motivo, la scoperta “è di grande rilevanza, perché mostra finalmente una correlazione tra proprietà macroscopiche (la resistività nello stato normale, la superconduttività) e proprietà microscopiche (le onde di densità di carica)”, commenta il professor Giacomo Ghiringhelli, docente di Fisica Sperimentale al Politecnico di Milano. “Questo può essere il bandolo della matassa a lungo cercato dai teorici, una base sicura su cui costruire finalmente la spiegazione del comportamento così originale dei cuprati superconduttori.”
Per comprendere l’importanza della cosa, si deve considerare anche che la superconduttività è la più spettacolare manifestazione macroscopica, visibile a occhio nudo, della fisica quantistica, indispensabile per descrivere i fenomeni sulla scala atomica, ma di solito non su quella macroscopica. Tuttavia la superconduttività è un fenomeno macro-quantistico. Ora si scopre che anche a elevate temperature, nello stato “normale” i cuprati hanno un comportamento quantistico, per cui si può parlare di materia “ultra-quantistica”.