Un gruppo di fisici sta utilizzando i laser per raffreddare gli atomi a temperature estremamente basse, vicino allo zero assoluto. Durante questo processo, hanno creato un’orbita degli elettroni così grande che sembra quasi impossibile. Posizionando un atomo convenzionale all’interno di questa grande orbita, hanno ottenuto una forma strana che ricorda i trilobiti fossili, antichi artropodi che un tempo dominavano gli oceani.
Gli scienziati utilizzano l’elemento rubidio per studiare il mondo vicino allo zero assoluto, poiché gli atomi di rubidio sono particolarmente adatti al raffreddamento laser a temperature molto basse. Il professor Herwig Ott dell’Università di Kaiserslautern-Landau e il suo team sono riusciti a raffreddare una nuvola di rubidio a un decimillesimo di grado sopra lo zero assoluto. Anche se questa temperatura è considerata calda rispetto ad altri esperimenti che hanno raggiunto temperature ancora più basse, è sufficiente per consentire ulteriori manipolazioni laser.
Gli scienziati hanno osservato che, a queste temperature estremamente basse, gli atomi di rubidio entrano in uno stato di Rydberg, in cui le orbite degli elettroni si espandono fino a un raggio di circa un micrometro. Questo rende la nuvola di elettroni più grande di un piccolo batterio. Gli atomi diventano altamente reattivi chimicamente, poiché gli elettroni sono distanti dal loro nucleo.
In modo sorprendente, gli atomi di rubidio così grandi possono contenere al loro interno un altro atomo di dimensioni ordinarie, posizionato tra il nucleo dell’atomo di Rydberg e le posizioni tipiche per l’elettrone esterno. Questo crea un tipo di legame più esotico rispetto ai legami chimici convenzionali. Durante le collisioni tra l’elettrone e l’atomo allo stato fondamentale, si genera un’attrazione efficace, contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare.
Queste interazioni tra l’elettrone di grande raggio e l’atomo allo stato fondamentale sono di natura quantistica e producono un modello di interferenza simile a quello dell’esperimento delle due fenditure. I modelli di interferenza assomigliano a farfalle o trilobiti, a seconda delle condizioni. Il team di ricerca è riuscito a creare un modello di trilobite utilizzando l’eccitazione a tre fotoni per accoppiare lo stato fondamentale del rubidio con gli stati eccitati. Per approfondire, puoi guardare questo video su YouTube.
Queste molecole di trilobite hanno un forte momento di dipolo elettrico, che le rende facili da controllare utilizzando campi elettrici esterni. Questo potrebbe avere applicazioni nell’elaborazione delle informazioni, poiché i campi elettrici possono cambiare lo stato delle molecole. Inoltre, gli scienziati possono esplorare le proprietà di queste molecole in modi che non sono possibili con altre molecole. Recentemente, una studio ha dimostrato come i fisici siano riusciti a creare molecole di trilobite giganti.
Il lavoro di ricerca è stato pubblicato sulla rivista Nature in accesso aperto.
