Creato l’oggetto quantistico più grande e freddo al mondo

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e del Laser Interfrometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) hanno condotto degli esperimenti che hanno portato a creare l’oggetto quantistico più grande e freddo al mondo. I risultati sono stati spiegati in un articolo pubblicato su Science.

All’occhio umano, la maggior parte degli oggetti fermi sembra essere proprio immobile e completamente a riposo. Eppure, potendo osservare gli oggetti nella scala microscopica dei singoli atomi, una mela posata sulla scrivania apparirebbe come una collezione di particelle vibranti e in rapido movimento. Gli atomi sono, infatti, in costante movimento e maggiore e’ la temperatura, maggiore e’ lo stato di agitazione degli stessi atomi.

Per la prima volta al mondo, i ricercatori sono riusciti a raffreddare un “oggetto” di dimensioni macroscopiche, su scala umana, tanto da avvicinarlo al suo “stato fondamentale di movimento” per studiare gli effetti quantistici in sistemi piu’ grandi. I suoi atomi sono stati rallentati fino a farli diventare quasi immobili. L’oggetto in questione non e’ fisicamente un singolo oggetto situato in un singolo luogo. Si tratta della combinazione del moto di quattro corpi distinti, ciascuno con un peso di 40 chilogrammi. Ne risulta un “oggetto” con una massa stimata di circa 10 chilogrammi, contenente 100 milioni di miliardi di miliardi di atomi.

I ricercatori hanno sfruttato le capacita’ del rivelatore interferometrico di onde gravitazionali LIGO di misurare il movimento delle masse con estrema precisione e hanno raffreddato il moto collettivo delle masse fino a 77 nanokelvin, poco meno dello stato fondamentale previsto dell’oggetto di 10 nanokelvin. Una temperatura quasi coincidente con lo zero assoluto, cioe’ 0 kelvin, equivalenti a -273,15°C.

Negli ultimi decenni, i fisici hanno raffreddato con diverse tecniche, inclusa la luce laser, singoli atomi e oggetti ultraleggeri con l’obiettivo di portarli ai loro stati quantistici fondamentali e hanno tentato di super-raffreddare oggetti progressivamente piu’ grandi, per studiare gli effetti quantistici in sistemi macroscopici. Inoltre, gli scienziati hanno ora la possibilita’ di osservare l’effetto della gravita’ su un enorme oggetto quantistico. “Nessuno ha mai osservato come la gravita’ agisce su stati quantistici massicci”, afferma Vivishek Sudhir, assistente professore di ingegneria meccanica al MIT, che ha diretto il progetto. “Abbiamo dimostrato come portare oggetti della scala di un chilogrammo in stati quantistici. Questo apre finalmente la porta a uno studio sperimentale su come la gravita’ potrebbe influenzare grandi oggetti quantistici, qualcosa che finora si poteva solo sognare“.