Credito immagine: NASA/JPL
I ricercatori della NASA e del MIT hanno raffreddato il gas di sodio alla temperatura più bassa mai registrata: mezzo miliardesimo grado sopra lo zero assoluto. Alla temperatura dello zero assoluto (-273 gradi Celsius), tutto il movimento molecolare si fermerebbe completamente poiché il processo di raffreddamento ha estratto tutta l'energia dal materiale. Il gas doveva essere confinato in un campo magnetico; altrimenti si attaccherebbe alle pareti del contenitore e sarebbe impossibile raffreddarsi. I ricercatori hanno utilizzato una metodologia simile che ha portato al Premio Nobel per la Fisica nel 2001 con la scoperta dei condesati di Bose-Einstein (dove le molecole si muovono insieme in modo ordinato a basse temperature).
Ricercatori finanziati dalla NASA presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Mass., hanno raffreddato il gas di sodio alla temperatura più bassa mai registrata, mezzo miliardesimo grado sopra lo zero assoluto. Questo temperatura assoluta è il punto in cui non è possibile un ulteriore raffreddamento.
Questa nuova temperatura è sei volte inferiore al record precedente e segna la prima volta che un gas viene raffreddato al di sotto di un nanokelvin (un miliardesimo di grado). Allo zero assoluto (-273? Celsius o -460? Fahrenheit), tutto il movimento si ferma, tranne le minuscole vibrazioni atomiche, poiché il processo di raffreddamento ha estratto tutta l'energia dalle particelle.
Migliorando i metodi di raffreddamento, gli scienziati sono riusciti ad avvicinarsi allo zero assoluto. 'Scendere al di sotto di un nanokelvin è come correre un miglio sotto i quattro minuti per la prima volta', ha affermato il dott. Wolfgang Ketterle, professore di fisica al MIT e co-leader del gruppo di ricerca.
'I gas a temperatura ultrabassa potrebbero portare a grandi miglioramenti nelle misurazioni di precisione consentendo migliori orologi atomici e sensori per gravità e rotazione', ha affermato il dott. David E. Pritchard, professore di fisica al MIT, pioniere nell'ottica atomica, nell'interferometria atomica e nel co- capo della squadra.
Nel 1995, un gruppo dell'Università del Colorado, Boulder, Colorado, e un gruppo del MIT guidato da Ketterle, hanno raffreddato i gas atomici al di sotto di un microkelvin (un milionesimo grado sopra lo zero assoluto). In tal modo, hanno scoperto una nuova forma di materia, il condensato di Bose-Einstein, in cui le particelle marciano in sintonia invece di fluttuare indipendentemente. La scoperta è stata riconosciuta con il Premio Nobel per la Fisica nel 2001, che Ketterle ha condiviso con i suoi colleghi di Boulder, i dott. Eric Cornell e Carl Wieman.
Dalla svolta del 1995, molti gruppi hanno raggiunto abitualmente temperature nanokelvin; con tre nanokelvin come temperatura più bassa registrata. Il nuovo record stabilito dal gruppo del MIT è di 500 picokelvin o sei volte inferiore.
A temperature così basse, gli atomi non possono essere tenuti in contenitori fisici, perché si attaccherebbero alle pareti. Inoltre, nessun contenitore noto può essere raffreddato a tali temperature. Per aggirare questo problema, i magneti circondano gli atomi, il che mantiene confinata la nube gassosa senza toccarla. Per raggiungere le temperature record, i ricercatori hanno inventato un nuovo modo di confinare gli atomi, che chiamano 'trappola gravito-magnetica'. I campi magnetici hanno agito insieme alle forze gravitazionali per mantenere gli atomi intrappolati.
Tutti i ricercatori sono affiliati al dipartimento di fisica del MIT, al Research Laboratory of Electronics e al MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms, finanziato dalla National Science Foundation. Ketterle, Leanhardt e Pritchard sono co-autori del documento sulle basse temperature, che dovrebbe apparire nel numero di Science del 12 settembre. La NASA, la National Science Foundation, l'Office of Naval Research e l'Army Research Office hanno finanziato la ricerca.
Ketterle conduce ricerche nell'ambito del Fundamental Physics in Physical Sciences Research Program della NASA, parte dell'Office of Biological and Physical Research, Washington. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, una divisione del California Institute of Technology, Pasadena, gestisce il programma di fisica fondamentale.
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA