Congelare gli atomi di un oggetto per risolvere il più grande problema della relatività generale

Gli scienziati per la prima volta sono riusciti a quasi congelare il movimento degli atomi di un oggetto macroscopico, con l’intento di effettuare osservazioni quantistiche

Per cercare di venire a capo del più grande problema della relatività generale, Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) raffredda i suoi specchi: i ricercatori sono riusciti per la prima volta a congelare (o quasi) il movimento degli atomi di un oggetto macroscopico di 10 chili. Un esperimento ardito, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.

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Il grande problema della relatività generale

Qual è la relazione tra meccanica classica e meccanica quantistica? Che ruolo gioca la gravità? È colpa sua se gli oggetti macroscopici non mostrano proprietà quantistiche? Sono domande che ancora oggi, a distanza di un secolo dalla formulazione della teoria della relatività generale di Einstein, rimangono senza risposta.

Risposta che – come spiega a Inverse Vivishek Sudhir, professore di ingegneria meccanica al Massachusetts Institute of Technology – potrebbe arrivare, in teoria, se si fosse in grado di realizzare uno stato quantico di un oggetto abbastanza massiccio da poter misurare l’effetto della gravità su di esso.

Il problema è che per ottenere un sistema simile bisogna eliminare le interferenze dell’ambiente circostante, tra cui quelle termiche (calore) perché anche nell’aria a temperatura ambiente c’è un sacco di energia.

Congelare il movimento

I ricercatori di Ligo hanno approfittato di un periodo di inattività dell’interferometro Ligo (che serve per captare le onde gravitazionali) per tentare di produrre un sistema quantistico macroscopico, sfruttando gli specchi e i laser di cui è composto.

Per ridurre al minimo il movimento degli atomi dell’oscillatore da 10 chili (la massa più grande mai tentata prima), non bastava raffreddare: bisognava annullare qualsiasi iniezione di energia dall’ambiente. I ricercatori hanno usato un sistema a feedback: con i laser di Ligo hanno monitorato in modo preciso i movimenti dell’oggetto in risposta all’energia proveniente dall’ambiente per poi applicare ogni volta una forza a contrasto per rallentare il movimento casuale degli atomi. In questo modo hanno portato l‘oscillatore a una temperatura di 77 nanokelvin cioè di poco superiore allo zero assoluto, al completo stato di riposo a livello atomico.

A questa temperatura, forse, sarà possibile vedere gli effetti della gravità sulla meccanica quantistica e portare i fisici più vicini a spiegare le differenze con la meccanica classica.

Foto di MasterTux da Pixabay 

Mara Magistroni

Fonte: www.wired.it

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