RASSEGNA STAMPA
10 OTTOBRE 2001
RASSEGNA STAMPA | 10 OTTOBRE 2001 |
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Il riconoscimento per la Fisica è stato
assegnato a Ketterle, Cornell e Wieman, creatori della condensazione
Bose-Einstein
La Reale Accademia delle
Scienze di Stoccolma ha assegnato ieri il
Premio Nobel 2001 per la fisica al tedesco Wolfgang Ketterle e
agli americani Eric A. Cornell e Carl E. Wieman. Tutti lavorano negli Stati Uniti. E tutti sono stati premiati per aver «realizzato una condensazione
di Bose-Einstein in gas diluiti di atomi alcalini e per i primi studi fondamentali
sulle proprietà dei condensati». Ai
profani la motivazione dell'Accademia, svedese risulterà alquanto oscura. Ma ai fisici dice molto. Perché la Bec, la condensazione di
Bose-Einstein, è un tipo di materia affatto nuova, del tutto sconosciuta nel
nostro universo (per quel che se ne sa, ovviamente). Una materia superfluida.
La differenza che passa tra la materia ordinata e la materia condensata
di Bose-Einstein è la stessa che passa tra la folla in una piazza di domenica e
un plotone di soldati in una piazza d'armi.
Nella piazza domenicale di una qualsiasi città regna in genere un simpatico
caos, perché le persone si muovono ciascuna in modo indipendente dall'altra, in
tutte le direzioni. Nella piazza
d'armi, invece, regna un ordine severo: irregimentati in un plotone, comandati
dal classico sergente di ferro, i soldati si muovono tutti nella stessa
direzione, alla stessa velocità, sollevando le gambe in modo sincronizzato.
Insomma, si muovono «come un sol uomo».
Ecco, quello che nel 1995 hanno fatto i sergenti di ferro Cornell,
Wieman e Ketterle è di essere riusciti a trasformare una piazza domenicale in
una piazza d'armi e nell'aver fatto muovere in modo compatto, «come un sol
atomo», un pugno gassoso di atomi di rubidio e di sodio. L'impresa ha dell'eccezionale e ora vi diremo
perché. Tutte le particelle
fondamentali della materia conosciuta si dividono in due grandi famiglie, i
bosoni (così chiamati in onore dell'indiano Satyendra Bose) e i fermioni
(così chiamati in onore dell'italiano Enrico Fermi). Le due famiglie sono
divise dallo spin, una grandezza fisica che può essere vagamente associata al
modo in cui le particelle ruotano su se stesse. I bosoni hanno spin intero.
E i fermioni hanno spin semintero.
Questa diversità è
fondamentale. Perché, in particolari
condizioni, determina un comportamento affatto divergente tra queste
particelle. Se portate bosoni e
fermioni a una temperatura prossima allo zero assoluto (273 gradi e spiccioli
sotto la temperatura di fusione del ghiaccio) i primi perderanno la loro
individualità e saranno costretti a irregimentarsi come il plotone in una
piazza d'armi, mentre i secondi congeleranno la loro differenza, distribuendosi
a livelli di energia l'uno rigorosamente diverso dall'altro. La prossimità
dello zero assoluto fa emergere lo spirito collettivo dei bosoni, e al
contrario esalta fino alla massima definizione di dettaglio lo spirito
individualista dei fermioni. A scoprire la teoria del comportamento obbligato
dei bosoni furono negli anni '20 dello scorso secolo Bose ed Einstein. A
scoprire la teoria del comportamento obbligato dei fermioni furono, qualche
tempo dopo, Pauli, Dirac e lo stesso Fermi.
Dalla teoria alla osservatone
il tempo di attesa è stato piuttosto lungo.
Per tre motivi. Perché raggiungere temperature prossime allo zero assoluto non è
semplice. Perché evitare gli effetti
di disturbo che impediscono a un gruppo di atomi di formare un plotone
ordinato è ancora meno semplice. E
perché, infine, gli elettroni, i protoni, i neutroni di cui è fatta la materia
ordinaria sono tutti fermioni: anche per il più arcigno dei sergenti (fisici
sperimentali) avere bosoni da irreggimentare è davvero impresa complicata. Tuttavia l'impresa di ottenere un condensato
di Bose-Einstein è davvero desiderabile.
Perché la teoria vuole che quelle particelle non solo si comportino
«come una sola particella», una «superparticella», ma si compongo anche con le
bizzarrie tipiche di una particella quantistica. In definitiva il condensato di Bose-Einstein deve essere un
materiale così fluido da risalire spontaneamente lungo le pareti di bicchiere
che lo contenesse e così ineffabile da trasportare corrente elettrica lungo un
filo metallico senza incontrare resistenza.
Molto tempo dopo Bose e
Einstein, i fisici hanno scoperto che mettendo insieme coppie opportune di
fermioni è possibile farle comportare come bosoni e sono riusciti a mettere a
punto sistemi di raffreddamento con cui approssimarsi allo zero assoluto. Cosicché da molti anni sono riusciti a
ottenere che un gruppo di atomi di elio con due protoni e due neutroni
(elio-4) possa avere comportamenti superfluidi. Tuttavia mai si era riuscito a ottenere un condensato puro di
Bose-Einstein, perché quando sono troppo vicini gli atomi di elio-4 si
disturbano a vicenda e le loro interazioni li rendono più simili a un'armata
brancaleone che a un plotone di soldati prussiani.
Il merito di Cornell, Wieman e, in maniera indipendente, di Ketterle è di aver intuito che gli atomi di alcali, come il rubidio e il sodio, sono più pronti dell'elio a comportarsi da soldati prussiani. E ad annullare del tutto la loro individualità in un condensato puro di Bose-Einstein. Così nel 1995 sono riusciti, per la prima volta nella storia (conosciuta) dell'universo, a trasformare sia pure per pochi istanti un gruppo di atomi da armata Brancaleone in un ordinato esercito prussiano. L'impresa in sé e le sue possibili conseguenze teoriche e pratiche meritano ampiamente il premio Nobel.