Confermato il fenomeno della localizzazione di Anderson

Nel 1958 il fisico americano P. W. Anderson pubblicò un lavoro dal titolo Absence of diffusion in certain random lattices, in cui proponeva un modello per descrivere la conduzione di elettroni debolmente interagenti in un cristallo. Anderson dimostrava che, in presenza di disordine, la funzione d'onda dell'elettrone risulta localizzata spazialmente con code esponenziali. Questa localizzazione è un effetto puramente quantistico e non ha eguali nella fisica classica. Successivamente, in diversi campi della fisica, dall'ottica allo stato solido, si è cercata la dimostrazione sperimentale di questo modello, ma con risultati non sempre convincenti. In questo contesto interdisciplinare si inserisce il lavoro realizzato al Lens di Firenze, dove sono state studiate le proprietà di un condensato atomico di Bose-Einstein (BEC) ideale, intrappolato in un reticolo ottico disordinato. L'interazione tra gli atomi è stata ridotta grazie ad una risonanza collisionale nota come risonanza di Fano-Feshbach. Nell'esperimento è stato quindi possibile controllare sia l'interazione tra le particelle che la quantità di disordine: una versatilità che ha reso il sistema unico. Per dimostrare la localizzazione di Anderson, sono state studiate due diverse fenomenologie: dapprima è stata investigata la diffusione del condensato nel reticolo disordinato, simulando così la conduzione degli elettroni in un cristallo reale. Al crescere del disordine si osserva il passaggio da un regime diffusivo ad uno localizzato, in cui la nuvola non diffonde. Successivamente è stata studiata la distribuzione di momento del condensato, che fornisce informazioni sulla funzione d'onda della BEC: al crescere del disordine la distribuzione di momento si allarga. Anche questo risultato è in accordo con le previsioni del modello: per il condensato, oggetto puramente quantistico, deve infatti valere il principio d'indeterminazione di Heisenberg. Unadistribuzione di momento larga corrisponde a una localizzazione spaziale della funzione d'onda. Oltre ad avere dimostrato in maniera inequivocabile la correttezza della previsione di Anderson, l'esperimento ha aperto anche nuove prospettive nel campo della simulazione quantistica con atomi ultrafreddi.

Authors: G. Roati, C. D'Errico, L. Fallani, M. Fattori, C. Fort, M. Zaccanti, G. Modugno, M. Modugno e M. Inguscio

Title: Anderson Localization of a Non-Interacting Bose-Einstein Condensate

Journal: Nature

Year: 2008

References: 453, pp. 895-898 (12 June 2008)