RASSEGNA STAMPA
10 OTTOBRE 2001
RASSEGNA STAMPA | 10 OTTOBRE 2001 |
|
Nobel per la fisica agli americani Eric Cornell e Carl Wieman e al
tedesco Wolfgang Ketterle. I tre ricercatori sono riusciti a ottenere un gas
vicino allo zero assoluto e, per primi, un quarto stato della materia, né
solido, né liquido, né gassoso, il "condensato di Bose-Einstein". Una
scoperta che apre la via a innumerevoli applicazioni, come la misurazione di
alta precisione anche per distanze e oggetti di piccolissime dimensioni
Un Nobel che
viene dal freddo. Ieri mattina l'Accademia reale delle scienze svedese ha
assegnato il premio 2001 per la fisica. Va agli americani Eric A. Cornell e Carl
E. Wieman, del National Institute of Standards and Technology (Jila) di
Boulder, in Colorado, e a Wolfgang Metterle, tedesco naturalizzato americano,
che lavora al Massachusetts Institute of Technology (Mit). I tre costruirono
alcuni anni fa l'oggetto più freddo dell'universo: un gas a pochi miliardesimi
di grado al di sopra dello zero assoluto (circa 273 gradi centigradi sotto lo
zero). E, cosa più importante, riuscirono per primi a ottenere in laboratorio
uno stato specialissimo della materia, il "condensato di
Bose-Einstein", straordinariamente diverso da quelli usuali (solido,
liquido, gassoso) cui siamo abituati.
"Sono
piacevolmente sorpreso dall'annuncio" - ci dice Stefano Fantoni, fisico
teorico della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste.
"Sorpreso, perché nel 1997 era stato assegnato un premio Nobel per
ricerche svolte in un'area simile. Ma anche compiaciuto: se c'era un gruppo
sperimentale che meritava di essere premiato, era questo. Sono scienziati
vulcanici, hanno fatto diverse cose straordinarie".
In effetti,
Cornell e Wieman (che oggi hanno rispettivamente 39 e 50 anni) riuscirono, la
mattina del 5 giugno 1995, ad abbattere di gran lunga ogni record sulla
temperatura più bassa mai raggiunta: raffreddarono un gas di atomi di rubidio a
circa venti miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto, una temperatura
trecento volte più bassa di quella ottenuta da tutti i laboratori del mondo, e
miliardi di volte più bassa di quella delle più gelide regioni dello spazio
interstellare. Poco dopo, indipendentemente, Wolfgang Ketterle (che oggi ha 43
anni) ottenne risultati simili lavorando con atomi di sodio.
"Naturalmente"
- ci spiega Fantoni - "l'importanza del loro lavoro non si limita al
record del freddo. Costruire condensati di Bose-Einstein in laboratorio ci
permette di mettere in evidenza in maniera macroscopica i fenomeni della meccanica
quantistica, che normalmente operano soltanto alle dimensioni infinitesime
tipiche degli atomi o delle particelle elementari".
In effetti,
costruire un condensato di Bose-Einstein equivale ad aprire una finestra sul
mondo microscopico e sulla fisica dei quanti. Se potessimo divenire piccoli
come il nucleo di una cellula e osservare le singole molecole che compongono
l'aria che respiriamo, le vedremmo come uno sterminato sciame di oggetti
nebulosi, simili a biglie, che si muovono ad altissima velocità urtando contro
gli oggetti circostanti e fra loro. Quanto più l'aria è calda, tanto più
velocemente si muovono le molecole. Se invece l'aria si raffredda, esse si
muovono sempre più lentamente. Se la temperatura diventa tanto bassa da far sì
che le molecole siano quasi immobili, cominciano ad accadere fenomeni che non
sappiamo descrivere con la fisica classica: in alcuni gas, composti di atomi
che i fisici classificano nella categoria dei "bosoni", le singole
particelle, anziché muoversi indipendentemente le une dalle altre, in direzioni
causali, cominciano a ingrandirsi, la loro superficie si fa indistinta, infine
sembrano comportarsi tutte come un solo oggetto, quasi a sovrapporsi e dare
luogo a un unico, grande, indistinto super-atomo. Ecco un "condensato di
Bose-Einstein": un gas nel quale gli atomi, sebbene ancora tutti presenti,
sembrano perdere la propria individualità e comportarsi come un oggetto
collettivo. I premiati, recita la dichiarazione dell'Accademia delle scienze
svedese, sono riusciti "a far cantare gli atomi all'unisono".
Quasi
ottant'anni fa Satyendra Nath Bose, un giovane, sconosciuto fisico indiano,
spedì una lettera ad Albert Einstein. Conteneva uno studio matematico sul
comportamento dei fotoni, le particelle che compongono la luce. Einstein intuì
subito l'importanza del lavoro di Bose. Lo fece pubblicare e lo estese presto
al caso di alcune categorie di particelle elementari e atomi, che da allora
chiamiamo bosoni. Einstein capì che, a temperature bassissime, i bosoni che
compongono un gas si sarebbero comportati in quella maniera speciale e
collettiva: avrebbero "condensato" in un unico, strano, oggetto.
Presto si riuscì ad utilizzare le proprietà speciali dei bosoni per ottenere
onde elettromagnetiche del tutto speciali, quelle della luce laser, nelle quali
i fotoni hanno tutti la stessa energia e si muovono nella stessa maniera,
"cantando all'unisono". Ben più difficile era ottenere lo stesso
effetto su particelle pesanti. Carl Wieman e Eric Cornell ci riuscirono. Utilizzando
una tecnica ingegnosa e inaspettata, raffreddarono gli atomi di rubidio al di
sotto della temperatura più bassa che si possa trovare in natura nell'universo.
E osservarono per primi un condensato di Bose-Einstein. Wolfgang Ketterle
ottenne risultati analoghi e costruì una specie di "fontana ad
atomi", che lasciava cadere piccole gocce di condensato.
Oltre all'interesse scientifico aperto dai lavori dei tre fisici, molte applicazioni pratiche sono in vista: nel campo dell'ottica, delle nanotecnologie, dell'olografia, dell'informatica - con la possibilità di arrivare a circuiti informatici molto più piccoli di quelli attuali e quindi di avere computer più veloci, compatti e potenti - del miglioramento della precisione dei sistemi di navigazione aerea, consentendo di misurare al centimetro l'esatta posizione di velivoli, satelliti e navette spaziali. "E non è detto" - azzarda Stefano Fantoni - "che non si arrivi a costruire dei veri e propri laser atomici: invece che sparare fotoni della stessa energia, potremmo emettere particelle materiali pesanti in uno stato condensato di Bose-Einstein. Sarebbe una prospettiva straordinaria, dalle mille applicazioni pratiche".