Determinare lo scorrere del tempo nel nostro mondo, fatto di orologi che ticchettano e pendoli oscillanti, sembra un gioco da ragazzi: basta contare i secondi tra “allora” e “adesso”. Ma quando ci addentriamo nell’affascinante regno quantistico degli elettroni, questa linearità temporale si fa nebulosa.
Ma nella scala quantistica, “allora” diventa una variabile incerta e “adesso” si dissolve in una nube di probabilità. E in questi scenari, un normale cronometro è inutile.
Eppure, secondo una ricerca del 2022 condotta dagli scienziati dell’Università di Uppsala in Svezia, potrebbe esserci una soluzione nascosta nella nebbia quantistica stessa. I loro studi sugli stati di Rydberg, particolari configurazioni energetiche degli atomi, hanno svelato un nuovo modo di misurare il tempo che non necessita di un punto di partenza fisso.
Gli atomi di Rydberg, esposti a impulsi laser, raggiungono livelli energetici altissimi con elettroni che orbitano lontano dal nucleo, come palloncini gonfiati. Questi atomi non solo sono interessanti per la fisica teorica, ma offrono applicazioni pratiche, come la progettazione di componenti per computer quantistici.
Nel loro esperimento, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica dell’elettrofilatura per trasformare una miscela di farina in nanofibre. Usando un campo elettrico, hanno tirato la miscela attraverso un ago, creando fibre così sottili che non possono essere viste con strumenti ottici convenzionali, ma solo con un microscopio elettronico a scansione.
Questi esperimenti hanno dimostrato che le “impronte digitali” temporali generate dalle onde di Rydberg sono sufficientemente coerenti da fungere da nuovi marcatori temporali. Questo significa che possiamo misurare il tempo senza dover stabilire un punto di partenza, ma osservando invece le interferenze create dalle onde di Rydberg.
Marta Berholts, fisica dell’Università di Uppsala e autrice principale dello studio, ha spiegato: “Non serve far partire il cronometro. Basta osservare le strutture di interferenza e determinare il tempo passato.”
Questa innovativa guida all’evoluzione dei pacchetti d’onda di Rydberg potrebbe essere combinata con altre tecniche di spettroscopia pump-probe per misurare eventi quantistici su scala piccolissima. Gli esperimenti futuri potrebbero ampliare l’uso di questa tecnica con altri tipi di atomi e vari impulsi laser per adattarla a una gamma più ampia di condizioni.
Questi progressi non solo arricchiscono la nostra comprensione del tempo a livello quantistico, ma aprono nuove possibilità nell’applicazione pratica delle nanotecnologie, con potenziali rivoluzioni nel campo dei materiali e delle tecnologie quantistiche.
