10.000 ATOMI DI CESIO PER SIMULARLO

L’universo primordiale in 70 micron

Qualche migliaio di atomi di cesio superfreddi e disposti a mo' di foglio per riprodurre le cosiddette onde di Sakharov, generate subito dopo il Big Bang dall'interazione tra radiazione e materia primordiali, responsabili delle disomogeneità della radiazione cosmica di fondo osservate anche recentemente dal satellite Planck dell'ESA. A riuscire nell'impresa un team di ricercatori negli USA.

planck70 micron (milionesimi di metro), ovvero il diametro di un capello umano. E’ l’esiguo lo spazio dove un gruppo di fisici guidati da Chen –Lung Hung del California Institute of Technology hanno confinato circa 10.000 atomi di cesio, li hanno raffreddati all’eccezionale temperatura di un miliardesimo di grado sopra lo zero assoluto (-273,15 celsius) e li hanno ordinati a formare una sorta di infinitesimo foglio atomico allo stato superfluido. Condizioni estreme della materia necessarie al team per simulare un evento altrettanto eccezionale: l’evoluzione dell’universo nelle sue prime, concitate fasi. L’obiettivo del team era infatti quello di studiare in laboratorio un particolare fenomeno, ovvero la produzione delle onde di Sakharov. Un po’ come il suono nell’aria, queste particolari onde si sarebbero formate dalle oscillazioni degli atomi primordiali prodotti a seguito del Big Bang, in condizioni di temperatura e densità ben lontane da quelle in cui si trovano oggi. Le onde di Sakharov, interagendo tra loro nel periodo di espansione accelerata dell’universo detta inflazione, avrebbero prodotto quelle disomogeneità nella struttura dell’universo giovane osservate nelle mappe della radiazione cosmica di fondo, una sorta di ‘eco’ del Big Bang, realizzate dagli esperimenti COBE, WMAP e più recentemente dal satellite Planck dell’ESA.

“Alle temperature estreme del nostro esperimento, gli atomi si eccitano collettivamente, comportandosi come se fossero onde sonore in aria” sottolinea Hung. “L’inflazione ha determinato le condizioni iniziali che hanno permesso all’universo di creare simili onde sonore nel brodo cosmico primordiale composto da materia e radiazione”. Seppure su scala microscopica dunque, il team è riuscito a riprodurre in laboratorio queste oscillazioni e l’interazione delle onde di Sakharov. Un altro importante passo per comprendere meglio l’infanzia dell’universo e come si è giunti alla formazione delle prime strutture cosmiche.

L’articolo From Cosmology to Cold Atoms: Observation of Sakharov Oscillations in a Quenched Atomic Superfluid di  C.-L. Hung, V. Gurarie, C. Chin