Filmata rotazione di una molecola, un evento che dura 125 picosecondi

Fasi della rotazione della molecola registrate dai ricercatori, ogni fase dura solo sette picosecondi (credito: DESY, Evangelos Karamatskos)

Un gruppo di ricercatori è riuscito a filmare la rotazione ultraveloce di una molecola composta da un atomo di ossigeno, uno di carbonio e uno di zolfo. Il breve filmato segue una rivoluzione e mezza fatta dalla molecola di solfuro di carbonile (OCS), un evento che si svolge nel giro di 125 picosecondi (dividete un secondo in mille miliardi di parti e prendetene 125).

Il relativo studio, pubblicato su Nature Communications, è stato effettuato da ricercatori guidati da Jochen Küpper del Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) e da Arnaud Rouzée del Max Born Institute di Berlino.
L’importanza della riuscita di questo progetto è sottolineata dallo stesso Küpper il quale spiega che è da molto tempo che la scienza cerca di catturare il movimento velocissimo degli atomi, cosa che è risultata fino a questo momento impossibile per il bisogno di radiazioni ad alta energia con lunghezze d’onda piccolissime, sostanzialmente delle dimensioni di un atomo, onde poter vedere i dettagli dell’evento stesso.

Tuttavia il gruppo di ricerca ha utilizzato un metodo diverso basato su due impulsi di luce laser ad infrarossi. Questi ultimi sono stati sintonizzati tra loro e separati da 38 picosecondi onde catturare le molecole di solfuro di carbonile che ruotano in maniera velocissima all’unisono.
Con un terzo impulso laser, con una lunghezza d’onda un po’ più lunga, sono riusciti a determinare con precisione la posizione delle molecole.

Ne è risultato una “database” di 651 immagini le quali seguono interamente un periodo e mezzo di rotazione della molecola. Le immagini sono state poi attaccate l’una all’altra ed è stato ottenuto un filmato della durata di 125 picosecondi che segue una rotazione e mezza della molecola.

Se pensate ad un bastoncello che ruota su se stesso vi sbagliate, come afferma lo stesso Küpper: si tratta di processi governati dalla meccanica quantistica ad una scala così piccola che non è possibile trovare paragoni negli oggetti e in generale nella realtà quotidiana.
Ciò deriva anche dal fatto che la posizione e il momento di una molecola non possono essere calcolate in maniera precisa contemporaneamente.

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