Vicini allo zero assoluto

Dimostrare empiricamente che gli oggetti macroscopici obbediscono alle leggi della fisica quantistica, esattamente come fanno gli atomi, è ancora una chimera per i fisici. Ma la svolta potrebbe essere vicina. Un gruppo di ricercatori guidati da Nergis Mavalvala del Massachasetts Institute of Technology e coinvolti nel progetto Ligo, il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, è riuscito attraverso una tecnica di raffreddamento laser a raggiungere temperature prossime allo zero assoluto per uno specchio delle dimensioni di una moneta da dieci centesimi. Si tratta della temperatura più bassa mai raggiunta per un oggetto di queste dimensioni e, sebbene sia ancora troppo alta per osservare l’effetto quantico, “la cosa più importante è aver trovato la tecnica che potrebbe consentire di farlo per la prima volta”, ha affermato Mavalvala.

Come scoperto agli inizi del secolo scorso, le leggi della fisica classica o newtoniana non valgono nell’infinitamente piccolo, dove il comportamento atomico è regolato dalle leggi della meccanica quantistica. Su scale più grandi, l’energia termica delle particelle, le forze gravitazionali ed elettromagnetiche, oscurano il comportamento quantistico, così che nessuno finora è riuscito a osservarlo su un oggetto di dimensioni maggiori di quelle atomiche. L’unico modo per superare questo ostacolo è raffreddare gli atomi fino a temperature prossime allo zero assoluto (0 gradi Kelvin, o -273 gradi centigradi).

Nell’articolo in pubblicazione sulla rivista Physical Review Letter, i ricercatori riportano di aver raffreddato uno specchio di un grammo delle dimensioni di una monetina fino a 0,8 gradi Kelvin sopra lo zero assoluto, combinando due tecniche laser: il primo raggio intrappola l’oggetto mentre il secondo lo rallenta, in modo da ridurre il più possibile il movimento delle particelle. Alla temperatura raggiunta dai fisici del Mit, le molecole si muovono così lentamente che impiegherebbero 13 miliardi di anni, l’età dell’Universo, per fare il giro della Terra. La ricerca, oltre ad aver individuato una tecnica potenzialmente molto potente per abbassare il limite di temperatura per oggetti di grandi dimensioni, potrebbe avere  ripercussioni sulle strumentazioni di Ligo per captare le onde gravitazionali, previste dalla teoria di Einstein, per esempio nelle collisioni cosmiche fra buchi neri, ma mai osservate. (da.c.)