| Nuovo metoso per misurare proprietà ed età dei gas ultra-freddi |
| Scritto da Sissa |
| Lunedì 15 Febbraio 2010 12:02 |
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Continua la sfida dei ricercatori di tutto il mondo per studiare sistemi fisici a temperature sempre piu' vicine allo zero assoluto. Un contributo importante arriva ora da una ricerca pubblicata su Physical Review Letters, prestigiosa rivista dell'American Physical Society, a firma di Giuseppe Mussardo, Andrea Trombettoni e Marton Kormos della Sissa di Trieste. I ricercatori della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati hanno scoperto un metodo per calcolare, in maniera esatta, le proprieta' dei gas ultra-freddi. Sistemi atomici di forte interesse per molte branche della fisica moderna: oltre al loro intrinseco interesse teorico, hanno infatti un forte impatto nel campo della metrologia (scienza volta a determinare le costanti fondamentali della natura) e presentano un'alta potenzialita' tecnologica. Basti pensare ai nuovi laser atomici, che usano atomi invece di fotoni, e possono essere impiegati in diverse applicazioni scientifiche, quali per esempio la progettazione di nuovi chip nanometrici. La corsa verso lo zero assoluto impegna da decenni i maggiori laboratori internazionali di criogenia, dove gli scienziati si avvalgono di particolari trappole ottiche per studiare, in varie configurazioni geometriche, la fisica di questi gas. Il team della Sissa e' riuscito a determinare esattamente, per la prima volta, il calcolo teorico delle proprietà di questi sistemi. ''Poter calcolare con esattezza le proprieta' dei gas ultra-freddi e' estremamente importante per chi costruisce tali dispositivi'', ha commentato Giuseppe Mussardo, coordinatore del gruppo di ricerca. In particolare, conoscere il tempo di vita media dei gas ultrafreddi significa sapere qual e' il lasso di tempo che i fisici hanno a disposizione per effettuare misure ed esperimenti prima che questi sistemi solidifichino, fino a formare un pezzo inerte di materia. ''Il nostro risultato – ha continuato - getta una luce nuova su alcuni aspetti di fisica fondamentale, offrendo approcci innovativi per lo studio dei sistemi ultra-freddi che, per la loro stessa natura, sono veramente unici. Questi sistemi sono infatti dei simulatori perfetti: grazie ad essi, si possono studiare con grande accuratezza fenomeni che appaiono in contesti fisici completamente differenti''. In questi sistemi, grazie alle nuove tecniche di raffreddamento della fisica atomica, e' possibile raggiungere temperature di soli alcuni miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto. ''E in vicinanza dello zero assoluto – ha spiegato Mussardo – la natura inizia a evidenziare comportamenti strabilianti. L'elio liquido comincia a scorrere senza alcun attrito, altri materiali diventano invece dei superconduttori''. Questi, e altri effetti altrettanto sorprendenti, fanno della fisica delle bassissime temperature una delle aree scientifiche piu' affascinanti. Infatti e' solo a temperature bassissime che si evidenzia in maniera così plateale la natura quantistica della materia, grazie anche alle leggi statistiche scoperte da Bose e Einstein nel 1920. I ricercatori della Sissa hanno studiato gli atomi ultra-freddi confinati lungo una linea. ''In questa configurazione – ha spiegato Mussardo – abbiamo notato che gli atomi ultra-freddi si comportano in un modo molto particolare: subiscono dei processi d'urto come se fossero delle sferette dure ma in realta', per la natura ondulatoria della meccanica quantistica, il loro comportamento cooperativo e' altamente coerente. Soprendentemente, questo loro comportamento puo' essere descritto dalla stessa matematica che e' alla base delle teorie delle particelle elementari. Questa osservazione e' stata la chiave per trovare in maniera esatta tutte le correlazioni del modello''. L'articolo di Mussardo, Trombettoni e Kormos e' stato selezionato da Wolfang Ketterle (premio Nobel per la Fisica nel 1995, per la prima realizzazione in laboratorio della condensazione di Bose-Einstein) per un numero speciale del Virtual Journal of Atomic Quantum Fluids dell'American Physical Society. |