L'OBIETTIVO DEL COLD ATOM LAB DELLA NASA

Un freddo da fantascienza

La NASA ha avviato un progetto per costruire nella Stazione Spaziale Internazionale un laboratorio dove effettuare esperimenti di fisica quantistica. L’obiettivo è creare le condizioni per le più basse temperature mai raggiunte prima.

Elaborazione artistica di un chip atomico da utilizzare nel Cold Atom Lab. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Elaborazione artistica di un chip atomico da utilizzare nel Cold Atom Lab. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Pensate alla temperatura più fredda che riuscite a immaginare. Ora moltiplicatela per un numero nell’ordine dei miliardi: ecco più o meno l’obiettivo a cui punta la NASA. Che vuole creare il luogo più freddo mai esistito nell’Universo, per mettere a punto esperimenti di fisica quantistica mai realizzati prima.

Il progetto, coordinato da Rob Thompson del Cold Atom Lab della NASA, punta a lanciare in orbita il gelido laboratorio spaziale entro il 2016. La sua “casa” sarà la Stazione Spaziale Internazionale, già sotto i riflettori per il recente annuncio di prolungarne la vita (e l’attività scientifica) fino al 2024.

Ma perché occorre spingersi fino a quasi 500 Km di altitudine per costruire il più grande congelatore della storia? Non sarebbe più comodo farlo quaggiù sulla Terra? La risposta di Thompson e del suo gruppo è che la quasi assenza di gravità nello spazio permette di ricreare temperature che qui da noi sarebbero irraggiungibili. L’obiettivo è arrivare a 100 picokelvin (che corrispondono a 1×10-10 K), temperatura a cui è teorizzato che l’attività di qualunque atomo debba cessare.

L’ipotesi è che se un oggetto è esposto a temperature estreme come quelle del Cold Atom Lab, si dovrebbero creare nuove forme di materia, a cui non sarebbe più possibile applicare le nozioni di solido, liquido e gassoso. Un concetto affascinante, a cui è stato dato il nome di “materia quantistica”: seguendo i principi della fisica quantistica, questo tipo di materia può essere studiata solo in termini di probabilità.

Infatti nel regno quantistico le particelle possono comportarsi in moltissimi modi diversi, persino apparire nello stesso luogo allo stesso tempo. Per questo secondo Rob Thompson l’esperimento significherebbe letteralmente “entrare nel mondo dello sconosciuto”, con possibili risvolti inaspettati.

Il primo obiettivo specifico del progetto sarà uno studio del cosiddetto condensato di Bose-Einstein, dal nome dei due scienziati che ne hanno teorizzato l’esistenza prima della sua effettiva scoperta nel 2011. In pratica si tratta di uno stato della materia ottenuto portando i bosoni a temperature vicine allo zero assoluto (0 Kelvin, corrispondente a -273,15 °C), e che si comporta in modo diverso rispetto ai gas ordinari. Osservare il condensato a bassissime temperature potrebbe mostrare interazioni della materia mai osservate prima, consentendo così nuove scoperte sui fenomeni quantistici.

Tra le possibili ricadute pratiche dell’esperimento, Thompson immagina sensori quantistici, interferometri per studiare gli effetti di composizione onda-materia e laser atomici. Tutte cose che fino a una generazione fa rientravano nel mondo della fantascienza, e che secondo la NASA potrebbero presto diventare realtà.