Sebbene l'inverno sembri spesso il freddo più freddo, le temperature possono scendere molto più in basso. Cioè, fino a quando non raggiungi lo zero assoluto, riferisce Sarah Kaplan al Washington Post . Questo è il punto in cui tutti i movimenti di atomi che compongono un oggetto smettono di muoversi: un gelido 0 Kelvin o -459, 67 Fahrenheit.
I ricercatori hanno cercato per decenni di raggiungere lo zero assoluto, che è ritenuto impossibile da raggiungere. Ma recentemente gli scienziati del National Institutes of Standards (NIST) di Boulder, in Colorado, si sono avvicinati più di quanto non abbiano mai fatto gli scienziati. Secondo un comunicato stampa, i ricercatori ritengono che la loro nuova tecnica possa effettivamente consentire loro di raggiungere quel punto leggendario.
"I risultati sono stati una sorpresa completa per gli esperti del settore", afferma José Aumentado, coautore di un articolo sulla tecnica recentemente pubblicato sulla rivista Nature nel comunicato stampa. "È un esperimento molto elegante che avrà sicuramente un grande impatto."
Sebbene gli scienziati abbiano precedentemente portato i singoli atomi a zero assoluto e persino inferiore, questo ultimo studio documenta l'oggetto complesso più freddo fino ad oggi. I dettagli sono piuttosto tecnici, ma Kaplan spiega che in un processo chiamato raffreddamento a banda laterale, i ricercatori hanno utilizzato i laser per congelare un piccolo tamburo di alluminio, largo solo 20 micrometri e spesso 100 nanometri.
"Questo può sembrare controintuitivo", scrive Kaplan. "[W] siamo abituati a illuminare le cose che scaldano, come il sole, ma nel raffreddamento della banda laterale, l'angolo e la frequenza della luce accuratamente calibrati consentono ai fotoni di strappare energia agli atomi mentre interagiscono."
Usando questo metodo, i ricercatori avevano precedentemente ridotto il movimento del tamburo a quello che è noto come "stato fondamentale" quantico, che è solo un terzo di un quanto di energia. Ma Teufel avvertì che poteva diventare più freddo. "Il limite di quanto freddo si può fare facendo luce su di loro era il collo di bottiglia che impediva alle persone di diventare sempre più fredde", dice Teufel a Kaplan. "La domanda era: è fondamentale o potremmo davvero diventare più freddi?"
Il tamburo di alluminio al NIST (NIST) Sebbene i laser abbiano raffreddato l'oggetto, un po 'di rumore nei laser ha fornito piccoli "calci" di calore, Teufel spiega nel comunicato stampa. Così Teufel e i suoi colleghi hanno "spremuto" la luce, allineando i minuscoli pacchetti di energia nel laser ancora più forte per raffreddare il tamburo senza aggiungere energia nel sistema. Ciò ha permesso loro di raffreddare il tamburo a un quinto di un quanto, e ritengono che con ulteriori perfezionamenti questo sistema potrebbe consentire loro di raffreddare il tamburo a zero assoluto.
Tale raffreddamento estremo non è solo un trucco da salotto: ha anche applicazioni nel mondo reale. "Più freddo puoi ottenere il tamburo, migliore è per qualsiasi applicazione", afferma Teufel nel comunicato stampa. “I sensori diventerebbero più sensibili. Puoi conservare le informazioni più a lungo. Se lo stessi utilizzando in un computer quantistico, calcoleresti senza distorsioni e otterrai effettivamente la risposta che desideri. "
Il raffreddamento del tamburo potrebbe anche aiutare gli scienziati a osservare in prima persona alcuni dei misteri della meccanica quantistica. "Penso che siamo in un momento estremamente eccitante in cui questa tecnologia che abbiamo a disposizione ci dà accesso a cose di cui le persone hanno parlato come esperimenti di pensiero per decenni", dice Teufel a Ian Johnston presso The Independent . "Proprio ora ciò che è eccitante è che possiamo andare in laboratorio e assistere a questi effetti quantistici."
Teufel dice a Johnston che raffreddare il tamburo a zero assoluto, in cui rimane solo l'energia quantistica, consentirebbe agli scienziati di osservare alcuni degli aspetti più strani della teoria quantistica. Ad esempio, il tamburo, se ridimensionato, potrebbe essere utilizzato per teletrasportare oggetti visibili. La ricerca potrebbe anche aiutare i ricercatori a colmare il divario di comprensione tra il punto in cui la fisica quantistica, che governa particelle molto piccole, sembra smettere di funzionare e la fisica più classica, che governa grandi oggetti come stelle e pianeti, inizia a prendere il sopravvento.
