Condensato di Bose-Einstein: le più piccole particelle in un'immagine

bose einstein

I fisici hanno progettato un nuovo modo per osservare una parte della materia presente sulla Terra, ossia il freddissimo e imperturbabile gas chiamato condensato di Bose-Einstein (BEC).

Gli scienziati finora erano stati in grado di rubare alcuni rapidi scorci dell'insolito gas, semplicemente scattando un'immagine del condensato del Bose-Einstein, spesso distrutta dall'aggiunta di energia supplementare della luce. "L'assorbimento di un singolo fotone (l'unità più piccola di luce) è sufficiente a romperne un altro", afferma l'autore dello studio, Michael Hush, un fisico presso l'Università di Nottingham.

Con la creazione di un nuovo modello al computer, i ricercatori hanno trovato un modo per reindirizzare questo calore e mantenere il BEC refrigerato anche durante lunghe sessioni di imaging. In linea di principio, Hush ha dichiarato che ciò "potrebbe consentire a un BEC di essere ripreso a tempo indeterminato, durante il quale saremo in grado di osservarlo direttamente e controllarlo utilizzando il feedback". Ed ha aggiunto: "riuscire a giocare con un oggetto quantistico vicino allo zero assoluto è davvero emozionante".

I condensati di Bose-Einstein (che prendono il nome da Albert Einstein e il teorico indiano Satyendra Nath Bose) sono atomi o altre particelle, come i fotoni appunto, refrigerati allo zero quasi assoluto. Gli atomi sono così deboli che si comportano in modo strano, come un'unica massa informe. La natura lenta di tali particelle favorisce il lavoro degli scienziati che possono facilmente monitorare e studiare i processi atomici.

Per più di un decennio, i fisici hanno scrutato i BEC con un tipo di laser a imaging che tende a disperdere la sua energia sugli atomi super-refrigerati, invece di aggiungere calore. Tuttavia, questo metodo ha funzionato solo per pochi tentativi, distruggendo infine la condensa dopo solo una manciata di immagini.

Per migliorare la tecnica di imaging, dunque, Hush ed i suoi colleghi hanno elaborato un modello sofisticato al computer che simula sia la luce e il comportamento strano dei condensati di Bose-Einstein. Il modello ha rivelato un effetto mai visto prima, ossia il riscaldamento causato dalla rappresentazione della risonanza. "La particolare scoperta presentata in questo studio è stata effettivamente in primo luogo pensata per essere un bug nel nostro codice", ha affermato Hush. “Abbiamo pensato questo perché le descrizioni semplici dei BEC non hanno predetto tale riscaldamento".

Mediante questo modello, i ricercatori hanno messo a punto un filtro che rimuove l'effetto di riscaldamento e alimenta l'energia nelle bobine magnetiche utilizzate per intrappolare e raffreddare la condensa, che contribuirà a sua volta a mantenere gli atomi raffreddati per periodi più lunghi.

Il passo successivo è quello di creare un filtro per un esperimento reale. "Dopo aver isolato quel che stava causando il riscaldamento, era facile giungere alle relative valutazioni per correggerlo. Risultati come questi sono molto promettenti e mi fanno sperare in una dimostrazione sperimentale di retroazione con un BEC che possa essere possibile in un prossimo futuro", ha concluso Hush.

Federica Vitale

Image Credit: DailyMail

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