I superconduttori trasportano elettricità senza resistenza, un'impresa che la maggior parte di essi riesce a compiere solo pochi gradi sopra lo zero assoluto, vale a dire a temperature in cui l'applicazione pratica resta un sogno lontano. Alla fine degli anni '80, materiali a base di rame chiamati cuprati furono scoperti superconduttivi a temperature più alte, raggiungibili con azoto liquido a basso costo. Quasi 40 anni dopo, i fisici non sono ancora d'accordo sul perché. Questo è ciò che succede quando scopri che qualcosa funziona prima di capirlo, una situazione familiare a chiunque abbia mai riparato un computer riavviandolo.

In uno studio recente pubblicato su Science, un team guidato da Milan Allan dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco e Ingmar Swart dell'Università di Utrecht nei Paesi Bassi ha trovato alcune risposte ascoltando il debole crepitio elettrico della corrente che fluisce in un cuprato. Sì, hanno letteralmente ascoltato il rumore. Non è proprio 'spegni e riaccendi', ma ci siamo quasi.

Al centro del mistero c'è uno strano stato chiamato pseudogap. 'Lo pseudogap è un fenomeno di elettroni mancanti', ha detto Allan. Al di sopra della temperatura alla quale i cuprati diventano superconduttivi, alcuni dei loro elettroni sembrano svanire: le misurazioni ne trovano molti meno alle energie dove dovrebbero essere. 'Tutti sanno che da diverse sonde si vede che ci sono questi elettroni che svaniscono, ma nessuno sa perché', ha detto Allan. Questo è l'equivalente fisico di perdere le chiavi e trovarle nell'ultimo posto in cui guardi, tranne che le chiavi sono particelle fondamentali e l'ultimo posto è uno stato quantistico.

Nel corso dei decenni, i fisici hanno avanzato due principali spiegazioni concorrenti. La prima ipotizza che gli elettroni si blocchino in una sorta di struttura, congelandosi in schemi come le onde di densità di carica, e che la superconduttività si sviluppi separatamente. L'alternativa collega strettamente il fenomeno alla superconduttività. 'Altri pensano che manchino perché formano coppie', ha detto Allan. Le coppie di elettroni, chiamate coppie di Cooper, sono ciò che trasporta corrente in un superconduttore. Se queste coppie appaiono prima che il materiale diventi superconduttivo, sarebbero una precondizione della superconduttività, una sorta di sala d'attesa dove le coppie esistono ma non possono ancora muoversi all'unisono. Immagina una pista da ballo dove tutti hanno un partner ma nessuno riesce a mettersi d'accordo sulla coreografia.

Risolvere la questione si è rivelato estremamente difficile. 'Molte diverse firme sperimentali sono in un certo senso accorpate qui dentro', ha detto Allan. Strumenti diversi vedono tutti qualcosa, ma le loro letture, secondo Allan, non sono mai conclusive. 'È sempre qualcosa di un po' incoerente, difficile da afferrare', ha detto. Ciò di cui i ricercatori avevano bisogno era un modo per vedere direttamente le coppie, e Allan e i suoi colleghi l'hanno trovato.

Il team ha deciso di ascoltare il rumore shot, minuscole fluttuazioni causate dall'arrivo di singole cariche che formano il flusso di una corrente elettrica. Allan dice che assomiglia alla pioggia che tamburella sul tetto. 'Se immagini di avere gocce di pioggia e poi all'improvviso rendi le gocce due volte più pesanti, ci sarà più rumore', ha detto Allan. 'Con gli elettroni è simile. Se hai due elettroni che arrivano sempre insieme, perché sono associati in coppia, allora ci sarà più rumore.' Quindi la prossima volta che qualcuno si lamenta di elettronica rumorosa, digli che potrebbero essere semplicemente elettroni che si accoppiano.

I ricercatori hanno effettuato questa misurazione con un microscopio a scansione a effetto tunnel, che ha fatto passare corrente tra una punta affilata come un ago e un campione di cuprato, permettendo loro di ascoltare il rumore a specifici livelli di energia e in diverse posizioni sulla superficie. Nei superconduttori convenzionali, l'accoppiamento produce un netto raddoppio del rumore. Nei cuprati, il segnale è molto più debole, perché singoli elettroni continuano a fluire accanto alle coppie. È come cercare di sentire un duetto in una stanza affollata dove la maggior parte delle persone canta da sola.

Rendere lo strumento abbastanza sensibile da discernere le coppie ha richiesto anni. 'Ciò che ci è voluto sono studenti molto talentuosi e tenaci che hanno lavorato per, non so,