La scienza ha appena superato un nuovo limite estremo, raggiungendo una temperatura che sfida la nostra comprensione del freddo. A bordo della stazione spaziale cinese Tiangong, in orbita nello Spazio, un gruppo di scienziati è riuscito a raffreddare una minuscola nube composta da 20mila atomi di rubidio fino a sfiorare lo zero assoluto, toccando i -273,15°C. Il risultato straordinario, i cui dettagli sono stati pubblicati il 5 novembre sulla prestigiosa rivista Science, ha generato una temperatura di appena 10 picokelvin, ovvero 10 bilionesimi di kelvin. Si tratta di un traguardo eccezionale che permette alla materia di entrare in uno stato quantistico unico, noto come condensato di Bose-Einstein.
Come si crea il freddo estremo in orbita
Per ottenere un livello di gelo così profondo, i ricercatori hanno dovuto abbandonare la Terra e sfruttare i vantaggi dell’ambiente spaziale. A livello atomico, la temperatura è strettamente legata al movimento. Gli atomi e le molecole si muovono più lentamente quando l’ambiente circostante è più freddo. Utilizzando speciali trappole basate su laser, il team di ricerca è riuscito a contenere i 20mila atomi di rubidio e a ridurre drasticamente il loro movimento, raffreddandoli. Sulla Terra, la forza di gravità fa collassare le nubi di atomi, riducendo pesantemente l’efficacia delle tecniche di raffreddamento. Al contrario, sulla stazione spaziale, gli atomi sperimentano una condizione di microgravità, ovvero l’apparente assenza di peso tipica di un oggetto in caduta libera. Ciò ha permesso di mantenere la stabilità necessaria per farli espandere lentissimamente, definendo così l’incredibile temperatura da record registrata in orbita.
A cosa serve il condensato di Bose-Einstein
Quando un gruppo disordinato di atomi viene raffreddato fino a queste temperature estreme, le singole particelle assumono il medesimo stato quantistico, iniziando a comportarsi come una singola entità compatta. Questa particolare forma di materia viene chiamata condensato di Bose-Einstein. Sperimentare con atomi ultrafreddi permette agli scienziati di studiare stati esotici della materia e fenomeni fisici ancora avvolti dal mistero. Tali condizioni offrono inoltre l’opportunità di testare concetti fondamentali della fisica, come il principio di equivalenza, ovvero la teoria che spiega per quale motivo oggetti con masse differenti cadono alla medesima velocità nel vuoto. In passato, esperimenti simili erano già stati condotti con successo. Sulla Stazione Spaziale Internazionale i condensati di Bose-Einstein avevano raggiunto una temperatura di 52 picokelvin, mentre un esperimento condotto sulla Terra in una speciale torre di caduta per indurre l’assenza di peso si era fermato a 38 picokelvin. Tuttavia, gli esperimenti terrestri nelle torri soffrono di un grande limite legato al breve tempo di durata della caduta libera. Nell’orbita del nostro pianeta questo ostacolo scompare completamente, permettendo alla ricerca fisica nello Spazio di decollare letteralmente verso traguardi inesplorati.