Qual è l'oggetto più lento sulla Terra? Spoiler: c'entrano i laser

Qual è l'oggetto più lento sulla Terra? Spoiler: c'entrano i laser
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I laser sono fasci di luce, estremamente focalizzata, diretta verso un singolo punto; questo lo rende uno strumento perfetto per tagliare, bruciare o fondere corpi. Viaggiano alla velocità della luce, la più alta dell'universo; come possono generare i corpi più lenti della Terra? Il meccanismo è più semplice di quello che si potrebbe pensare.

Per prima cosa dobbiamo pensare al legame che esiste tra velocità e calore. La temperatura di un corpo è una misura della velocità media delle molecole che lo compongono; tutto quello che osserviamo, anche i corpi che ci sembrano immobili, è in continuo e frenetico movimento.

Potrebbe sembrare sorprendente e poco intuitivo, ma i laser sono fondamentali negli esperimenti che puntano a raggiungere temperature bassissime. Nel mondo microscopico, dove domina la meccanica quantistica, possono accadere fenomeni particolari. In questo strano reame, i corpi si possono comportare a volte come onde e altre volte come particelle e, che ci crediate o no, si trovano in due punti contemporaneamente (e forse non esiste nemmeno la realtà oggettiva)

Katie McCormick, post-doc presso l'Università di Washington, ha raccontato come ha progettato il suo esperimento in cui ha usato dei laser per creare una nuvola di atomi ultrafreddi; questa è l'oggetto più freddo sulla Terra e prende il nome di condensato di Bose-Einstein.

Lo studio di atomi ultrafreddi può fornirci degli indizi sul comportamento di materiali strani, come i superconduttori o le memorie per i computer quantistici.

Ma come può un laser raffreddare una nuvola di atomi?

Hanno iniziato colpendo un metallo chiamato itterbio con i laser. Questi atomi sono estremamente caldi e sono tenuti in una camera larga un piede (circa 30 cm). Dopo pochi secondi, si raffreddano enormemente e si accumulano al centro della camera.

I laser sono fatti di fotoni, che sono pacchetti di energia in movimento. Quando illuminiamo un contenitore, gli atomi al suo interno vengono colpiti dai fotoni e rallentati, come se viaggiassero contro un vento fortissimo.

Queste piccole collisioni possono portare la temperatura dell'oggetto fino a pochi milionesimi di grado sopra lo zero assoluto. Ma non è ancora abbastanza per rendere la nuvola l'oggetto più lento della Terra, serve un'ultima tecnica: evaporative cooling.

Per prima cosa bisogna catturare tutti gli atomi, solitamente grazie a un campo mangetico. La barriera impedisce agli atomi di scappare, successivamente viene indebolita per permettere a quelli più caldi di uscire e abbandonare la nuvola.

Rimangono solo gli atomi più freddi e questi hanno una temperatura di pochissimi decimi di milionesimo di grado sopra lo zero assoluto ed è come se si muovessero in slow motion. In questo stato impiegano un ora per attraversare una stanza, mentre le molecole del nostro corpo ci impiegherebbero alcuni decimi di secondo.

Questo è l'oggetto più lento della Terra.

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