Gli atomi a temperature bassissime mostrano un comportamento molto strano, per questo, un dispositivo non più grande di una valigia, a più di 402 km dalla Terra, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, presto sarà utilizzato per raffreddare gli atomi appena sopra lo zero assoluto, creando il punto più freddo dell’universo, forse gettando nuova luce su alcuni dei più grandi misteri della fisica.
Il dispositivo chiamato Cold Atom Laboratory (CAL) è stato progettato per aiutare gli scienziati a studiare lo strano comportamento degli atomi a temperature ultra basse, in questo caso, 10 miliardi di volte più fredde del gelido vuoto dello spazio. Gli atomi a queste temperature, si aggregano per formare quello che gli scienziati chiamano un condensato di Bose-Einstein: questa forma esotica di materia – né solida né liquida né gassosa – permette agli scienziati di osservare lo strano mondo della meccanica quantistica, una branca un po’ sconvolgente della fisica, descrive come la materia si comporta su scale di piccole dimensioni.
Nel mondo quantico possono accadere cose strane – per esempio, una singola particella può esistere contemporaneamente in due punti -, gli scienziati sono fiduciosi che CAL li aiuterà a capire perché.
Robert Thompson, scienziato del progetto CAL dello Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, ha detto:
«Mentre raffreddi gli atomi sempre più freddi, diventano sempre più quantici. I condensati di Bose-Einstein sono stati creati nei laboratori sulla Terra, ma l’inesorabile forza di gravità rende difficile studiarli per più di frazioni di millisecondo. Nell’ambiente di microgravità della stazione spaziale, i condensati galleggiano per dare agli scienziati fino a 10 secondi per studiarli.
Oltre ad aiutare gli scienziati ad acquisire una migliore comprensione della stravaganza quantistica, gli esperimenti CAL potrebbero indicare nuove leggi della fisica».
Todd Brun, professore d’ingegneria elettrica presso l’Università della California meridionale, ha detto:
«La meccanica quantistica, per quanto possiamo dire, è alla base di tutta la fisica, ma viola l’intuizione umana e il buon senso in molti modi. Non c’è ancora un accordo universale su cosa significhi la teoria, anche se la usiamo sempre per descrivere le tecnologie reali e sappiamo che funziona».
L’esperimento ad alta quota potrebbe anche offrire benefici più tangibili. Robert Thompson ha detto:
«Le lezioni apprese da CAL potrebbero accelerare lo sviluppo di computer quantistici, macchine che promettono velocità di elaborazione senza precedenti e la capacità di affrontare problemi che sono impossibili da risolvere anche con i più raffinati computer convenzionali».
Todd Brun ha aggiunto:
«Il CAL potrebbe anche aiutare i ricercatori a sviluppare strumenti scientifici più precisi. Gli atomi freddi sono utilizzati negli orologi atomici, ci permettono di misurare il tempo con una precisione incredibile. Gli orologi atomici sono utilizzati nel GPS per misurare le posizioni sulla Terra cronometrando il tempo necessario ai segnali per viaggiare».
Barry Garraway, professore di fisica quantistica presso l’Università del Sussex in Inghilterra, in conclusione ha detto:
«Non possiamo essere sicuri di cosa porterà il CAL, a volte i benefici per la società della ricerca non sono direttamente evidenti, soprattutto quando non si è sicuri di come i risultati, verranno fuori».
Il Cold Atom Laboratory (CAL) lo scorso maggio è stato attivato nella Stazione Spaziale, ora è in fase di sperimentazione preliminare dei suoi vari strumenti. Robert Thompson con i suoi colleghi prevede di iniziare le operazioni scientifiche alla fine di settembre.
