William D. Phillips ha cambiato il modo in cui misuriamo il freddo. Il fisico americano, nato a Wilkes-Barre, Pennsylvania, nel 1948, non si è limitato a studiare gli atomi. Li ha congelati. Il suo lavoro sull’utilizzo della luce laser per raffreddare e intrappolare gli atomi gli è valso il Premio Nobel per la fisica nel 1997. Ha condiviso l’onore con Steven Chu e Claude Cohen-Tannoudji, che hanno anche sviluppato metodi di raffreddamento laser e intrappolamento di atomi.
Phillips ha conseguito il dottorato in fisica nel 1976. Ha svolto ricerche post-dottorato al MIT. Poi, nel 1978, entrò a far parte del National Bureau of Standards a Gaithersburg, nel Maryland. Quel posto ora è il National Institute of Standards and Technology. È stato lì che ha condotto la ricerca pluripremiata.
Si è basato sul lavoro precedente di Chu. Phillips ha sviluppato nuovi metodi per misurare la temperatura degli atomi raffreddati tramite laser. Nel 1988 accadde qualcosa di sorprendente. Scoprì che gli atomi raggiungevano una temperatura sei volte inferiore al limite teorico previsto. Ciò infrangeva le regole come erano conosciute allora.
Claude Cohen-Tannoudji ha perfezionato la teoria per spiegare questi nuovi risultati. Lui e Phillips hanno poi studiato i metodi per intrappolare gli atomi raffreddati a temperature ancora più basse. Il loro lavoro sulle tecniche di raffreddamento laser ha fatto molto di più che limitarsi a raffreddare le cose. Ha aperto una porta verso un nuovo stato della materia.
Il condensato di Bose-Einstein
Quella porta portò alla prima osservazione del condensato di Bose-Einstein nel 1995. Gli scienziati avevano previsto questo stato 70 anni prima, quando Albert Einstein e Satyendra Nath Bose lo teorizzavano.
“In questo stato gli atomi sono così freddi e così lenti che, in effetti, si fondono e si comportano come un’unica entità quantistica.”
Pensaci. Gli atomi di solito rimbalzano. Sono distinti. Individuale. In un condensato sono così freddi che si fondono. Si comportano come un’unica entità quantistica. È molto più grande di qualsiasi singolo atomo.
Questo non era solo un trucco di laboratorio. Ha dimostrato che la meccanica quantistica, solitamente riservata ai più piccoli e ai veloci, poteva essere osservata in uno stato lento, freddo, quasi macroscopico. Le tecniche perfezionate da Phillips e dai suoi colleghi hanno permesso di rallentare gli atomi fino a rallentarli.
Perché questo è importante oggi? Perché il controllo della temperatura a livello atomico consente una precisione incredibile. Porta a orologi atomici migliori. Abilita sensori più accurati. Ci aiuta a comprendere gli elementi fondamentali della realtà.
Il viaggio di Phillips da una piccola città della Pennsylvania alla vetta del mondo della fisica è iniziato con una semplice domanda: quanto freddo puoi avere? E la risposta, si è scoperto, era più fredda di quanto si pensasse possibile. Il laser non ha solo fermato gli atomi. Ha cambiato ciò che pensavamo potessero fare gli atomi.
