La molecola più fredda dell'universo

L'hanno creata al MIT, dove per pochi secondi sono riusciti a portare il corpo microscopico a temperature prossime allo zero assoluto.

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| Jose-Luis Olivares/MIT

Un team di ricercatori statunitensi del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha creato una molecola che, per alcuni istanti, è diventata il corpo più freddo di tutto l'universo conosciuto.

 

Freddo assoluto. La temperatura più bassa che si può raggiungere in un sistema macroscopico è di 0 kelvin (sigla K), che corrisponde a -273,15 °C. Allo zero assoluto (puramente teorico) le particelle che compongono un sistema sono tutte allo stato fondamentale, ovvero il più basso livello possibile di energia; gli elettroni smettono di muoversi e aderiscono al nucleo, mentre gli atomi di una corpo si uniscono gli uni agli altri, risultando praticamente immobili. (Leggi anche: perché non si può scendere oltre lo zero assoluto?)

 

A caccia dello zero. Per studiare alcune particolari proprietà della materia, come ad esempio la superconduttività o la superfluidità, gli scienziati hanno tentato spesso di riprodurre in laboratorio temperature che si avvicinassero il più possibile allo zero assoluto, riuscendo in un caso anche a raggiungere valori negativi, sebbene per un tempo infinitesimale.

 

Nei laboratori del MIT, la squadra guidata dal fisico Martin Zwierlein è riuscita a "congelare" una serie di molecole alla temperatura di 500 nanokelvin, arrivando di fatto a 500 miliardesimi dallo zero assoluto.

 

La tecnica. Per produrre le loro molecole, i ricercatori hanno utilizzato una miscela gassosa di sodio e potassio, che è stato raffreddato fino quasi allo zero attraverso l'azione combinata di un campo magnetico e di un fascio laser. Il primo ha spinto gli atomi di sodio e potassio ad aderire gli uni agli altri, riducendo così il moto (e l'energia cinetica che genera calore) il più possibile. Il laser è invece servito per "drenare" energia dal sistema, portandolo (quasi) al suo livello minimo.

 

Obiettivo vicino? Il corpo ultrafreddo ha mantenuto la temperatura prossima allo zero per 2,5 secondi. «Siamo molto vicini alla temperatura alla quale la meccanica quantistica gioca un ruolo importante nel moto delle molecole», spiega Zwierlein. L'esperimento, i cui risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters, si configura come un caposaldo da cui partire per svolgere altre ricerche in futuro.

 

Gli scienziati cercheranno infatti di perfezionare la tecnica per allungare i tempi e abbassare ulteriormente il termometro, con l'obiettivo di riuscire finalmente ad osservare proprietà della materia finora soltanto teorizzate nei libri di fisica.

 

22 giugno 2015 | Davide Decaroli