Dei fisici hanno filmato la spettacolare rotazione di una molecola

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Immaginate di voler filmare un evento della durata di 125 trilioni di secondo. È qualcosa che i fisici molecolari hanno sempre sognato, e alla fine sembra ci siano riusciti. Utilizzando impulsi di luce laser calibrati con precisione, un team internazionale di fisici è riuscito a filmare la rotazione ultraveloce di una molecola.

"Abbiamo registrato il filmato di una molecola ad alta risoluzione, la rotazione ultraveloce del solfuro di carbonile", ha dichiarato il fisico molecolare Evangelos Karamatskos di DESY. "Il livello di dettaglio che siamo riusciti a raggiungere indica che il nostro metodo potrebbe essere utilizzato per produrre filmati istruttivi sulla dinamica di altri processi e molecole".

Il video riportato comprende 651 immagini, assemblate in sequenza per coprire una rotazione e mezza della molecola di carbonil solfuro. Il prodotto finale è un filmato di 125 picosecondi, poi rallentato.

Quando una sostanza si trova in uno stato gassoso, le molecole sono relativamente distanti e quindi libere di ruotare attorno ai loro assi.

"I processi che stiamo osservando qui sono governati dalla meccanica quantistica. Su questa scala, oggetti molto piccoli come atomi e molecole si comportano in modo diverso dagli oggetti di uso quotidiano", spiega Küpper, dell'Università di Amburgo e DESY. "La posizione e la velocitá di una molecola non possono essere determinati simultaneamente con la massima precisione; possiamo solo definire una certa probabilità di trovare la molecola in un luogo specifico in un determinato momento."

Anche quando la molecola punta contemporaneamente in più direzioni, ognuna di queste ha una probabilità diversa in base alla meccanica quantistica.

"Dal fatto che queste singole immagini iniziano a ripetersi dopo circa 82 picosecondi, possiamo dedurre il periodo di rotazione di una molecola di solfuro di carbonile." ha aggiunto Küpper.

Per far muovere le molecole di gas all'unisono, il team ha prima usato due impulsi di luce laser a infrarossi, sintonizzati precisamente l'uno con l'altro, in modo che pulsassero ogni 38 trilionesimi di secondo (piú rapido della macchina fotografica piú veloce del mondo).

Il passo successivo prevedeva un ulteriore impulso laser con una lunghezza d'onda più lunga, utilizzato per determinare la posizione delle molecole a intervalli di circa 0,2 trilionesimi di secondo.

L'intero processo è stato un lavoro scrupoloso, poiché quest'ultimo impulso distrugge le molecole. Ogni istantanea, quindi, rappresenta un esperimento completamente nuovo.

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