La strana fisica oltre lo zero assoluto
Nonostante le tante domande, di alcune cose i fisici sono davvero sicuri. Tra queste c’è lo zero assoluto: niente può arrivare a raggiungere temperature al di sotto dei -273,15° C, che nella scala Kelvin corrisponde allo zero. Lo spazio interstellare è di poco al di sopra di questa temperatura, e in alcuni esperimenti di frontiera sulla Terra si raggiunge la soglia quasi mistica dello zero assoluto rendendo i luoghi dove si svolgono tali esperimenti i posti più freddi dell’universo conosciuto. Ma ora sembra che esista qualcosa di più freddo ancora: una ricerca pubblicata su Science a opera di un gruppo di fisici teorici della Ludwig Maximilian University di Monaco dimostra che è possibile, apparentemente, raffreddare un gas composto da atomi di potassio a una temperatura assoluta negativa, cioè raggiungere un valore inferiore allo zero Kelvin.
Campi magnetici e laser – Se abbiamo usato il termine “apparentemente”, non è un caso. La temperatura di un gas come di un qualsiasi altro corpo è data da un valore medio dell’energia posseduta dai singoli atomi che lo compongono. Quando un corpo è molto caldo, gli atomi possiedono molta energia, si muovono più velocemente, mentre quando si arriva allo zero assoluto tutto si congela e gli atomi sono immobili. La loro energia è la più bassa possibile consentita dalla fisica. Se si opera sui singoli atomi, però, è possibile in apparenza violare questo limite. Attraverso un campo magnetico, i ricercatori sono riusciti a indurre gli atomi ad attrarsi tra loro (normalmente gli atomi si respingono) aumentando enormemente la loro energia e impedendo, grazie all’uso di un laser, che questa configurazione altamente instabile portasse al collasso del gas.
Come l'energia oscura – Il risultato è stato un valore di qualche miliardesimo di grado inferiore allo zero assoluto. Ma, specifica, Ulrich Schneider, a capo dell’équipe di ricerca, “il gas non è più freddo dello zero Kelvin, ma addirittura più caldo: semplicemente, la scala della temperatura invece di arrivare all’infinito salta a valori negativi”. Un po’ come nell’effetto Compton in cui, all’interno di un mezzo come l’acqua, può capitare che alcune particelle vadano più veloce della luce: ma solo perché la luce è rallentata. L’importanza cruciale di questo esperimento sta nel comportamento bizzarro del gas. Il gas dovrebbe collassare ma non lo fa, perché la temperatura negativa ne stabilizza la struttura. Addirittura, secondo Achim Rosch dell’Università di Colonia, alcuni atomi a temperature negative dovrebbero salire verso l’alto violando la gravità. Tutti fenomeni connessi con la misteriosa energia oscura che sta accelerando l’universo e che ha un’energia negativa rispetto a quella gravitazionale. Forse i due fenomeni sono collegati e questo potrebbe portarci a un primo barlume di comprensione del più grande mistero della fisica.
