Insolito Effetto Quantistico che può rendere Invisibile la Materia

Uno strano effetto quantistico previsto decenni fa è stato finalmente dimostrato: se una nube di gas viene resa sufficientemente fredda e densa, può diventare invisibile. Questo strano effetto è il primo esempio specifico di un processo quantomeccanico noto come lucchetto di Pauli.

Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno utilizzato i laser per comprimere e raffreddare il gas di litio a densità e temperature abbastanza basse da disperdere meno luce. Raffreddando la nuvola ancora più vicino allo zero assoluto (-273,15 gradi Celsius), diventa completamente invisibile. I risultati sono stati pubblicati questo giovedì sulla rivista Science.

“Quello che abbiamo osservato è una forma molto speciale e semplice del blocco di Pauli, che consiste nell’impedire a un atomo di fare ciò che tutti gli atomi farebbero naturalmente: disperdere la luce”, ha detto in una dichiarazione l’autore principale dello studio Wolfgang Ketterle, MIT professore di fisica. “Questa è la prima osservazione chiara che questo effetto esiste e mostra un nuovo fenomeno in fisica”, ha aggiunto.

Il blocco di Pauli deriva dal principio di esclusione di Pauli, formulato per la prima volta dal famoso fisico austriaco Wolfgang Pauli nel 1925. Egli sostiene che tutte le particelle chiamate fermioni (come protoni, neutroni ed elettroni) con lo stesso stato quantistico non possono esistere nello stesso spazio. Senza il principio di esclusione tutti gli atomi collasserebbero insieme mentre eruttavano in un enorme rilascio di energia.

Invisibilità della materia

Quando gli atomi si raffreddano, perdono energia, riempiendo tutti gli stati più bassi disponibili e formando un tipo di materia chiamato Mare di Fermi.

Le particelle sono bloccate l’una nell’altra, incapaci di raggiungere altri livelli di energia. A questo punto, si accumulano in mischia e non hanno dove andare se colpiti. Sono così impilati che le particelle non possono più interagire con la luce. Pertanto, la luce che viene inviata all’interno è conforme al blocco di Pauli e semplicemente passerà, spiegano i ricercatori.

Secondo lo studio, è complesso ottenere una nuvola atomica per raggiungere questo stato quantico. Non solo ha bisogno di temperature incredibilmente basse, ma richiede anche che gli atomi vengano schiacciati per registrare le densità. Dopo aver intrappolato il suo gas all’interno di una trappola atomica, i ricercatori lo hanno fatto esplodere con un laser. Come previsto dalla teoria, gli atomi raffreddati e compressi diffondono il 38% in meno di luce rispetto a quelli a temperatura ambiente, rendendoli molto più deboli.

Ora che i ricercatori hanno finalmente dimostrato l’effetto del blocco di Pauli, potrebbero usarlo per sviluppare materiali che sopprimono la luce per prevenire la perdita di informazioni nei computer quantistici.