NUOVE FRONTIERE DELLA MINIATURIZZAZIONE

La tecnologia del futuro: fatta di atomi

Dai laboratori del NIST ecco il progetto di un giroscopio (e accelerometro) atomico ultracompatto che per portabilità, precisione e incredibile durata della batteria si presta a essere impiegato in sistemi di navigazione estremi per veicoli spaziali e sottomarini

Il giroscopio compatto sviluppato dal NIST funziona grazie all’analisi delle interferenze fra onde di materia all’interno di una nube in espansione composta da atomi in transizione fra due stati energetici. Crediti: NIST.

Il giroscopio compatto sviluppato dal NIST funziona grazie all’analisi delle interferenze fra onde di materia all’interno di una nube in espansione composta da atomi in transizione fra due stati energetici. Crediti: NIST

Se pensate che i raggi miniaturizzanti siano roba da fantascienza e fumetti in stile AntMan, ebbene vi sbagliate di grosso. Perché al National Institute of Standards and Technology (NIST) statunitense si sta lavorando a una tecnologia del futuro tutta fatta di luce e atomi.

Su MediaINAF abbiamo già avuto modo di parlarne, ma dopo il grande lavorio di orologi e magnetometri basati sulle proprietà di singoli atomi e un prototipo di spada laser da far invidia ai cavalieri Jedi, è ora il turno di giroscopi e accelerometri di altissima precisione utili per chi voglia costruire sofisticatissimi sistemi di navigazione estremi per veicoli spaziali e sottomarini.

I ricercatori del NIST hanno infatti appena presentato il progetto di un giroscopio atomico ultracompatto che per portabilità, precisione e incredibile durata della batteria (e chissà che non salti fuori qualcosa di buono per il nostro smartphone sempre scarico) si presta a essere impiegato nei sistemi di navigazione. Oggi abbiamo a disposizione solo ed esclusivamente componenti meccaniche che ruotano o vibrano. La tecnologia del futuro potrebbe riservarci qualcosa di decisamente più leggero e performante.

Inoltre, il giroscopio NIST è anche un ottimo accelerometro. Due strumenti in uno che permettono la cosiddetta navigazione in dead reckoning, che funziona anche senza punti di riferimento esterni.

La camera di vetro atomica non è più grossa di 3,5 centimetri cubi. L’intero apparato sperimentale, compresi i laser a bassa potenza e i sistemi ottici, occupa le dimensioni di una scrivania, ma i ricercatori del NIST stanno lavorando per miniaturizzare il tutto e rendere lo strumento portatile.

Quello che i ragazzi del NIST descrivono nello studio appena pubblicato su Applied Physics Letters non è troppo diverso da un interferometro atomico. Si basa infatti su una nube di atomi in espansione raffreddata con laser. Il cuore del giroscopio è una piccola camera di vetro contenente un campione di circa 8 milioni di freddi atomi di rubidio che vengono intrappolati e rilasciati. Mentre gli atomi cadono per gravità, un raggio laser li induce alla transizione tra due stati energetici. Questo processo prevede l’assorbimento e l’emissione di particelle di luce, che fornisce moto agli atomi e fa sì che le onde di materia si separino e si ricombinino successivamente generando un’interferenza.

La fredda nube atomica si espande fino a cinque volte la sua dimensione iniziale durante la frazione di 50 millesimi di secondo in cui avviene la misurazione, creando una correlazione tra la velocità di ogni atomo e la sua posizione finale.

Fonte: Media INAF | Scritto da Davide Coero Borga