Tali temperature ultra-basse si verificano in nubi di atomi noti come gas di Fermi.Sono costruiti per
Il professor Gould, capo del gruppo QuSys di Trinity, spiega cos'è il gas ultrafreddo.
Il modo standard in cui i fisici pensano al gas èÈ usare una teoria nota come meccanica statistica. Ma con l'avvento della meccanica quantistica, tutto è cambiato. Una previsione ben nota della meccanica quantistica è che i singoli atomi al di sotto della temperatura critica possono combinarsi con altri atomi in un'unica onda macroscopica con proprietà esotiche. Questa previsione ha portato a una ricerca sperimentale lunga un secolo per raggiungere temperature critiche. Il successo è stato finalmente raggiunto negli anni '90 con la creazione dei primi gas ultrafreddi raffreddati da laser (Premio Nobel 1997) e contenuti da forti campi magnetici - un'impresa che ha vinto il Premio Nobel 2001.
Professor Gould, capo del gruppo QuSys, Trinity
I gas ultrafreddi come questi sono ormai comunivengono creati nei laboratori di tutto il mondo. Hanno molte applicazioni, che vanno dalla verifica delle teorie fisiche fondamentali alla rilevazione delle onde gravitazionali. Ma le loro temperature sono incredibilmente basse al livello di nanokelvin e al di sotto (un kelvin equivale a –271,15 ° C). Questi gas sono un miliardo di volte più freddi dei luoghi più freddi dell'universo e vengono creati proprio qui sulla Terra.
Allora cos'è il gas Fermi? Tutte le particelle nell'Universo, inclusi gli atomi, appartengono a uno di due tipi: "bosoni" e "fermioni". Il gas di Fermi è costituito da fermioni che prendono il nome dal fisico Enrico Fermi. A temperature molto basse, bosoni e fermioni si comportano in modo molto diverso. Mentre i bosoni sono raggruppati insieme, i fermioni sono il contrario. Questa proprietà rende effettivamente difficile misurare la loro temperatura.
Un termometro è solo un sistema, fisicoquali proprietà cambiano con la temperatura in modo prevedibile. Ad esempio, puoi misurare la tua temperatura corporea misurando l'espansione del mercurio in un tubo di vetro. Il nuovo termometro funziona in modo simile, ma invece del mercurio, gli scienziati misurano lo stato dei singoli atomi associati (o correlati) al gas quantistico.
La nuova soluzione può essere implementata conutilizzando le tecnologie disponibili nei moderni laboratori di fisica atomica. Il fatto che tale fisica fondamentale possa essere verificata è davvero sorprendente, sottolineano gli scienziati. È probabile che varie tecnologie quantistiche emergenti, sensori quantistici come il nuovo termometro, abbiano l'impatto più diretto sulla scienza.
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