La Fisica a livelli di eccellenza
Condensazione di Bose-Einstein: a Trento il nuovo Centro INFM
Intervista di Francesca Menna a Sandro Stringari

Che cos’è la Condensazione di Bose-Einstein?
È una nuova fase della materia, che si realizza raffreddando alcuni gas atomici a temperature ultrabasse. È stata realizzata per la prima volta in laboratorio nel 1995, ma fu predetta teoricamente da Einstein già nel 1925. Negli ultimi decenni ci sono state molte ricerche per capire meglio le conseguenze dell’intuizione di Einstein e per studiare le possibilità di realizzare questo nuovo stato della materia in laboratorio. La realizzazione della condensazione di Bose-Einstein (BEC) richiede l’utilizzo delle tecniche più avanzate della fisica atomica come, ad esempio, il raffreddamento mediante laser (laser cooling). Quando la temperatura raggiunge valori estremamente bassi il comportamento degli atomi cambia. Infatti in queste condizioni le leggi della meccanica classica non sono più valide, ma entrano in gioco nuovi meccanismi descritti dalla meccanica quantistica. Gli atomi perdono la loro natura corpuscolare e si comportano come onde, dando luogo a fenomeni di coerenza e di interferenza, molto simili a quelli che si hanno con le onde elettromagnetiche nel laser. Per questo motivo si parla sempre più spesso di laser ad atomi. Si pensa che queste ricerche possano avere applicazioni interessanti nel settore dei fenomeni di interferenza e delle misure di precisione, anche se è troppo presto per prevedere gli sviluppi futuri.
Da un gruppo di ricerca alla nascita del nuovo Centro dell’Istituto Nazionale di Fisica della Materia INFM. Ci racconta un po’ di storia?
A Trento esiste un’attività nel settore della Condensazione di Bose-Einstein da più di dieci anni, quindi da prima che la BEC fosse realizzata e che esplodessero gli studi in questo settore. Ad esempio, nel 1993 organizzammo a Levico Terme la prima conferenza internazionale interdisciplinare sulla Condensazione di Bose-Einstein.
Il gruppo si è in seguito rafforzato con la chiamata del professor Pitaevskii nel 1998. In questi anni abbiamo avuto una serie di contatti con i principali laboratori del mondo che lavorano nel settore, in particolare con quello di Boulder dove lavora Eric Cornell, con il MIT dove lavora Wolfgang Ketterle, con il National Institute of Standard and Technology (NIST), con l’Ecole Normale Supérieure di Parigi, con l’Università di Oxford e con l’Università di Firenze.
Qual è lo scopo del nuovo Centro e quali iniziative porterà avanti?
Lo scopo principale è quello di rafforzare le attività di ricerca potenziando i collegamenti con le attività sperimentali portate avanti nei laboratori con cui collaboriamo. Uno degli aspetti importanti del Centro è che offrirà nuove posizioni - anche a tempo indeterminato - per giovani ricercatori.
Oltre a Lei che ne è coordinatore, chi fa parte del gruppo di ricerca di Trento e quali sono gli elementi che vi hanno resi competitivi a livello internazionale?
Il gruppo è composto innanzitutto da Lev Pitaevskii, fisico russo autore, negli anni ’60, di un lavoro fondamentale che è alla base delle teorie utilizzate oggi per studiare questi fenomeni: le famose equazioni di Gross-Pitaevskii. Fanno inoltre parte del gruppo di ricerca il professor Dalfovo, attualmente all’Università di Brescia, e il dottor Giorgini, ricercatore del nostro ateneo.
A questo nucleo principale si aggiungono una serie di post-doc e dottorandi e, con la partenza del Centro, avremo già nel prossimo autunno alcune nuove posizioni.
Direi, dunque, che interdisciplinarietà, collegamenti internazionali e anche un po’ di fortuna, sono stati gli elementi che ci hanno permesso di raggiungere lo standard di qualità che oggi possiamo vantare.
Il Centro è ospitato dal Dipartimento di Fisica dell’ateneo: che rapporto c’è?
Abbiamo degli spazi nostri all’interno del Laboratorio di Fisica Teorica e devo dire che c’è un’ottima sinergia con il Laboratorio e con tutto il resto del Dipartimento.
Come si è giunti alla scelta di Trento come sede?
L’INFM investe una parte consistente del suo budget nel finanziamento di nuove iniziative in settori di ricerca di punta. Quest’anno la nostra proposta è stata vincente e ha portato alla creazione del nuovo Centro a Trento, che ha ricevuto anche un co-finanziamento da parte della Provincia.
“Physics is fun”, l’incontro dei due Nobel con gli studenti delle superiori: qual era l’obiettivo dell’iniziativa e quali sono stati i risultati?
L’incontro era rivolto a studenti dell’ultimo anno delle superiori dell’area nord-est, selezionati contattando le scuole e gli insegnanti e quindi motivati e interessati alle discipline scientifiche. Gli studenti hanno trascorso un pomeriggio a Trento, durante il quale hanno incontrato i due premi Nobel e visitato il Dipartimento di Fisica e i suoi laboratori. L’impatto sugli studenti, una sessantina circa, è stato molto bello perché Cornell e Ketterle sono molto spontanei e comunicativi; inoltre sono giovani, il che rende più facile il contatto con gli studenti.
Sono riusciti a spiegare fenomeni fisici complessi con grande semplicità e naturalezza.
Un bilancio sulla BEC Summer School che si è tenuta tra luglio e agosto?
È la terza iniziativa di questo genere sulla Condensazione di Bose-Einstein. Quelle precedenti risalgono al 1998 a Santa Barbara, California e al 2000 a Leida, Olanda. Queste iniziative hanno lo scopo di creare un’atmosfera a metà strada tra una scuola e un ambiente di ricerca dove ci sono sia senior sia studenti di dottorato, che si incontrano, si conoscono, attivano nuove collaborazioni in un ambiente stimolante. Questo obiettivo è stato sicuramente raggiunto, grazie alla qualità dei partecipanti e delle strutture messe a disposizione dal Centro di fisica teorica ECT* di Villa Tambosi. Tra i partecipanti abbiamo avuto molti studiosi provenienti dai Paesi europei e dagli Stati Uniti.

 

Due importanti riconoscimenti sono stati ottenuti quest’anno dal professor Sandro Stringari (nella foto), dal 1980 docente di Fisica presso il nostro ateneo: un successo che va ad aggiungersi alla soddisfazione di avere collaborato strettamente e intensamente con coloro che nel 2001 hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisica, Eric Cornell, Wolfgang Ketterle e Carl Wieman. Il primo riconoscimento è venuto dalla prestigiosa Accademia Nazionale dei Lincei che ogni anno assegna un premio speciale a personalità che si sono distinte nei vari campi della scienza. Quest’anno il Premio per la Fisica, intitolato a Maria Teresa Messori Roncaglia e Eugenio Mari, è andato a Sandro Stringari “per il rigore e l’originalità delle numerose pubblicazioni in vari campi della fisica e per i suoi contributi alla comprensione delle proprietà dei condensati di Bose-Einstein di atomi tra loro interagenti”. Secondo motivo di soddisfazione l’assegnazione dell’ambita Chaire Européenne (cattedra europea) del Collège de France di Parigi per l’anno accademico 2004/05, dedicata per quell’anno agli studi nel campo della fisica. Il Collège de France è una prestigiosa istituzione di didattica e di ricerca che promuove l’insegnamento ai massimi livelli. Ai corsi tenuti da un organico di insigni professori, quasi esclusivamente francesi, va ad aggiungersi la cattedra europea attribuita di anno in anno a una personalità che si sia distinta in uno specifico settore della scienza. Tra gli italiani titolari della cattedra europea negli ultimi anni nomi di spicco quali Umberto Eco e Claudio Magris.

Nella foto in alto a sinistra:  a lezione con Wolfgang Ketterle.