Il nuovo stato della materia del Cold Atom Lab

Il Cold Atom Lab,lo straordinario laboratorio scientifico a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, ha raggiunto un importante traguardo: la creazione di un gas quantistico contenente due specie di atomi. Questo risultato apre la strada a nuove possibilità per gli esperimenti nello spazio nel campo della chimica quantistica.

Quando pensiamo agli stati della materia, ci vengono in mente gas, liquidi, solidi e plasmi. Tuttavia, esiste un quinto stato chiamato condensato di Bose-Einstein, scoperto negli anni ’90. Questo stato non si trova in natura, ma può essere creato artificialmente. Questi condensati vengono generati in laboratori specializzati, come il Cold Atom Lab, dove laser o magneti vengono utilizzati per raffreddare una nuvola di atomi quasi allo zero assoluto, la temperatura più bassa possibile nell’universo. In questo stato, gli atomi si rallentano e gli scienziati possono osservare effetti quantistici difficili da studiare.

Sulla Terra, a causa della gravità, i condensati di Bose-Einstein si dissolvono una volta che le condizioni che li hanno creati non sono più presenti. Tuttavia, nello spazio, in condizioni di microgravità, questo non succede. Pertanto, nel 2018, è stato possibile creare per la prima volta questi condensati sulla ISS. Gli scienziati hanno continuato a studiare il fenomeno negli anni successivi con notevole successo. Ora, hanno dimostrato la possibilità di creare un gas quantico contenente non solo un tipo, ma due tipi di atomi.

In particolare, è stato creato un condensato utilizzando una nuvola di potassio-rubidio. Secondo quanto annunciato, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per lo sviluppo di tecnologie quantistiche basate nello spazio che già esistono sulla Terra. Nicholas Bigelow, professore di fisica e ottica all’Università di Rochester e coautore delle nuove scoperte, ha affermato che si potrebbero realizzare sensori estremamente sensibili a piccole rotazioni utilizzando questi atomi freddi nel condensato di Bose-Einstein. Questi sensori potrebbero fornire un punto di riferimento fisso nello spazio, che sarebbe estremamente utile per la navigazione nello spazio profondo e per lo sviluppo di orologi migliori nello spazio, fondamentali per la nostra vita moderna, come l’Internet ad alta velocità e il GPS.

I ricercatori ritengono inoltre che futuri esperimenti nel Cold Atom Lab potrebbero aiutarli a testare il principio di equivalenza, che è fondamentale nella teoria della relatività generale di Albert Einstein. Questo principio sostiene che la gravità deve influenzare tutti gli oggetti allo stesso modo, indipendentemente dalla loro massa. Gli scienziati hanno avuto difficoltà a conciliare questo principio con le leggi della meccanica quantistica, che descrivono il comportamento degli oggetti più piccoli nell’universo. Tuttavia, nello spazio, potrebbero essere in grado di testarlo con maggior precisione attraverso esperimenti quantistici.