Un termometro quantistico, basato sull’effetto dell’entanglement, è stato costruito gruppo di fisici del Trinity College di Dublino. I ricercatori intendono, con questo strumento, misurare con livelli di precisione mai raggiunti prima le temperature oltra fredde, temperature molto più fredde di quelle più basse che si possono trovare, per esempio, nello spazio.
Gli scienziati, infatti, per capire come agisce la materia negli stati quantistici estremi, si servono di nuvole di atomi, conosciute anche come gas di Fermi, che possono raggiungere temperature ultrafredde.
Secondo quanto spiega John Goold, professore al Trinity ed uno degli autori dello studio, questi gas ultrafreddi vengono creati oramai in molti laboratori del mondo e vengono usati per vari scopi, dai test per le teorie fisiche fino allo studio delle onde gravitazionali.
Questi gas raggiungono però delle temperature incredibilmente basse, un miliardo di volte più basse di un solo nanokelvin (-271,15 gradi Celsius).
Si tratta di temperature che, per quanto ne sanno gli astronomi, non vengono raggiunte neanche nei luoghi più freddi dell’universo. Ciò vuol dire che la temperatura più bassa che si può avere nell’intero universo viene creata nei laboratori proprio qui sulla Terra.
Giacomo Guarnieri, altro ricercatore del Trinity, coinvolto nello studio, così spiega il termometro che hanno realizzato proprio per misurare con più precisione i gas ultra freddi: “Un termometro è solo un sistema le cui proprietà fisiche cambiano con la temperatura in modo prevedibile. Ad esempio, puoi misurare la temperatura del tuo corpo misurando l’espansione del mercurio in un tubo di vetro. Il nostro termometro funziona in modo analogo, ma invece di mercurio misuriamo lo stato di singoli atomi che sono entangled (o correlati) con un gas quantistico”.
Approfondimenti
- A quantum thermometer to measure the coldest temperatures in the universe – Trinity News and Events (IA)
- Phys. Rev. Lett. 125, 080402 (2020) – In Situ Thermometry of a Cold Fermi Gas via Dephasing Impurities (IA) (DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.080402)
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