8 Ottobre 2021
15:52

Record di temperatura più fredda raggiunta in laboratorio: è appena superiore allo Zero Assoluto

Rallentando l’energia cinetica di un gas quantistico composto da atomi di rubidio, un team di ricerca tedesco guidato da scienziati dell’Università Leibniz di Hannover è riuscito a raggiungere per alcuni secondi la temperatura più bassa mai a ottenuta in laboratorio, appena 38 milionesimi di grado più calda dello Zero Assoluto.
A cura di Andrea Centini

La temperatura minima teoricamente possibile in Fisica viene chiamata “Zero Assoluto” ed è pari a – 273° C o 0 kelvin. Essa, in parole molto semplici, è strettamente associata alla cinetica degli atomi, che allo zero assoluto è la minima possibile secondo le leggi della fisica: in pratica gli atomi sono fermi, statici, anche se una vibrazione infinitesima è comunque presente. “È il punto in cui le particelle fondamentali della natura hanno un movimento vibrazionale minimo”, specifica ScienceDaily. Si ritiene impossibile raggiungere la temperatura dello zero assoluto in laboratorio, tuttavia diversi esperimenti all'avanguardia ci sono andati molto vicini. L'ultimo in ordine cronologico ha fissato il nuovo record di temperatura più bassa mai raggiunta, ovvero 38 trilionesimi di grado più calda dello Zero Assoluto (38 picokelvin). È una temperatura talmente bassa che non esistono nemmeno termometri per misurarla, ma servono strumenti molto più sofisticati.

A conquistare il record di temperatura più bassa mai raggiunta in laboratorio è stato un team di ricerca tedesco guidato da scienziati dell'Università Leibniz di Hannover e dell'Università di Brema, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell'Università Humboldt di Berlino e dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza. Gli scienziati, coordinati dal professor Ernst Rasel, docente di Fisica presso la Facoltà di Ingegneria quantistica e la ricerca spazio-temporale (QUEST) dell'ateneo di Hannover, hanno raggiunto questa temperatura estrema raffreddando/rallentando un gas quantistico composto da atomi di rubidio. A differenza di un gas normale, in cui le particelle sono disposte liberamente e hanno comportamenti prevedibili, un gas quantistico prende il nome di condensato di Bose-Einstein (BEC) e ha un comportamento differente.

Per abbattere la temperatura hanno collocato 100mila atomi di rubidio in una trappola magnetica e l'hanno trasformato il gas in un BEC, creando “un'onda di materia” per controllarlo e immobilizzare gli atomi, ottenendo così la temperatura più bassa possibile per alcuni secondi. Come indicato, è stata misurata in appena 38 milionesimi di grado più calda dello Zero Assoluto. “Combinando l'eccitazione di un condensato di Bose-Einstein (BEC) con una lente magnetica, formiamo un sistema di lenti materia-onda nel dominio del tempo. Ponendo il fuoco all'infinito, abbassiamo l'energia cinetica interna totale di un BEC a 38 pK”, hanno scritto i ricercatori nello studio. Il valore è stato ottenuto dall'analisi cinetica degli atomi di rubidio, dato che come specificato non esistono termometri in grado di rilevare una simile temperatura. I risultati di questa ricerca potrebbero portare a nuovi studi nella meccanica quantistica. I dettagli dello studio “Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Physical Review Letters.

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