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Fisica: raggiunta la temperatura più fredda di sempre

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I fisici dell’Università di Brema, in Germania, hanno prodotto la temperatura più fredda mai registrata, un valore incredibilmente preciso di 38 trilionesimi di grado sopra lo zero assoluto. Il risultato è stato ottenuto come parte di un esperimento che prevedeva la caduta di un gas quantistico e il rallentamento del suo movimento tramite dei magneti, spiega un rapporto di New Atlas.

Lo zero assoluto viene misurato come -459,67 °F (-273,15 °C) ed è la temperatura più fredda possibile sulla scala termodinamica. Poiché in un oggetto raggiunga quella temperatura, dovrebbe esserci zero movimento atomico o energia cinetica nei suoi atomi, il che significa che è impossibile per gli scienziati raggiungere veramente lo zero assoluto.

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Tuttavia, esperimenti come quelli condotti a bordo del Cold Atom Lab della Stazione Spaziale Internazionale hanno raggiunto temperature fino a 100 nanoKelvin, o 100 milionesimi di grado sopra lo zero assoluto.

La temperatura più bassa mai registrata

Il team dell’Università di Brema ha battuto i record precedenti, registrando una temperatura di 38 picoKelvin, o 38 trilionesimi di grado sopra lo zero assoluto, durante i loro esperimenti.

In un comunicato stampa, il team ha spiegato che durante la ricerca sulle proprietà ondulatorie degli atomi, uno dei luoghi più freddi dell’universo è stato ricreato per alcuni secondi presso il Center for Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) all’Università di Brema”.

I futuri esperimenti spaziali potrebbero essere scritti nelle stelle

Per i loro esperimenti, il team ha intrappolato una nube di gas composta da 100.000 atomi di rubidio in un campo magnetico in una camera a vuoto. Questo è stato poi raffreddato e trasformato in un gas quantistico chiamato Bose-Einstein Condensate (BEC). 

Poiché i gas quantistici  agiscono in modo uniforme, come se fossero un grande atomo, gli scienziati li usano negli esperimenti per osservare effetti quantistici insoliti su macroscala, con l’obiettivo di ampliare la loro conoscenza della meccanica quantistica.

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Per raggiungere la temperatura richiesta, i ricercatori hanno lasciato cadere il BEC(Bose-Einstein Condensate), presso la struttura di ricerca della Bremen Drop Tower. Mentre lasciavano cadere il gas a 393,7 piedi (120 metri) lungo la torre, hanno acceso e spento più volte il campo magnetico contenente il gas.

Quando il campo magnetico viene spento il gas inizia ad espandersi e quando viene riacceso si contrae. La commutazione rallenta l’espansione del gas fino all’arresto quasi completo, abbassandone notevolmente la temperatura a causa della ridotta velocità molecolare.

I ricercatori sono stati in grado di mantenere la temperatura record solo per 2 secondi, anche se hanno effettuato simulazioni che suggeriscono che potrebbe essere mantenuta per circa 17 secondi in un ambiente senza peso come la Stazione Spaziale Internazionale

Nello spazio, gli scienziati possono confinare gli atomi usando forze molto più deboli, poiché non devono essere supportati contro gli effetti della gravità. Ciò significa che ulteriori indagini potrebbero eventualmente aver luogo nel Cold Atom Lab (CAL) della ISS, dove gli astronomi lo scorso anno hanno riportato la creazione di un “quinto stato della materia” durante gli esperimenti BEC. Il CAL è stato trasportato nello spazio da un razzo SpaceX nel 2018 e da allora è stato utilizzato per osservare fenomeni quantistici che non sarebbero rilevabili sulla Terra.

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