Un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Natura, firmato da un team composto da scienziati provenienti da Germania e Cina, riporta i risultati di uno studio che ha raggiunto un traguardo straordinario creando la molecola a quattro atomi più fredda mai prodotta.
Questa molecola, che è una particolare miscela di sodio e potassio con un legame chimico incredibilmente lungo, è stata coltivata a una temperatura di 134 nanokelvin – appena 134 miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto.
I sistemi ultrafreddi sono cruciali per comprendere il comportamento quantistico perché la meccanica quantistica (l’insieme di regole che governano le particelle subatomiche) domina a basse temperature.
Controllando con precisione l'energia di queste particelle, gli scienziati possono simulare complessi fenomeni quantistici, che possono aiutare a comprendere sistemi importanti, come i superconduttori ad alta temperatura.
La molecola poliatomica (NaK)2, creata in laboratorio, è la più fredda mai prodotta. Credito: PopTika – Shutterstock
Più una molecola è complessa, più è difficile raffreddarla.
Tuttavia, raggiungere questo livello di freschezza non è un compito facile. Più la molecola è complessa, più è difficile raffreddarla. Questo perché ogni atomo contribuisce con un numero infinito di stati quantistici, il che rende il processo ancora più impegnativo.
Per superare queste difficoltà, i ricercatori, guidati da Tao Shi dell’Accademia cinese delle scienze, hanno utilizzato un metodo di raffreddamento in più fasi. Hanno iniziato con il raffreddamento del laser, che prevede di dirigere raggi di luce laser sugli atomi in movimento. Questo processo permette agli atomi di rilasciare energia, raffreddandosi ulteriormente.
Tuttavia, il raffreddamento delle molecole è più complesso del raffreddamento degli atomi isolati. È necessario impiegare tecniche aggiuntive, come il raffreddamento evaporativo. Ciò comporta una serie di sfide tecniche che gli scienziati dovevano superare.
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Nonostante le difficoltà, il team di Shi è riuscito a creare con successo molecole di sodio e potassio a temperature estremamente basse. Utilizzando microonde controllate con precisione, sono riusciti a superare il problema dell'affollamento molecolare e a formare una molecola a quattro atomi di (NaK)2.
Questa molecola, mai registrata prima, ha un legame centrale 1000 volte più lungo dei tradizionali legami tra atomi di sodio e potassio. Inoltre, è stata prodotta a una temperatura più di 3000 volte più fredda di qualsiasi altra molecola a quattro atomi mai registrata.
Queste scoperte sono promettenti poiché aprono le porte allo sviluppo di nuovi materiali, come superconduttori ad alta temperatura e batterie al litio più efficienti, che rappresentano importanti progressi nella scienza dei materiali.
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