[Premi Nobel 2012] Per la fisica, ai padri dell’orologio atomico

Lo scienziato francese Serge Haroche e quello americano David Windeland hanno ricevuto l’ambita onorificenza per le loro ricerche sulle interazioni tra luce e materia, “aprendo le porte a una nuova era di sperimentazione”. I loro studi “hanno dato il via anche alla costruzione di sistemi estremamente precisi che potrebbero portare alla creazione di un nuovo standard di tempo”

STOCCOLMA – Il Nobel per la fisica è andato ai prestigiatori dell’infinitamente piccolo. Il francese Serge Haroche e l’americano David Wineland hanno congelato, intrappolato, osservato, teletrasportato singoli atomi e fotoni. Se un giorno le complessità del loro lavoro di laboratorio saranno superate, avremo computer quantistici che lavorano alla velocità della luce e strumenti per misurare il tempo centinaia di volte più precisi degli orologi atomici attuali.

Il comitato Nobel di Stoccolma ha premiato i due fisici, entrambi di 68 anni, per aver “indipendentemente inventato e sviluppato metodi per osservare e manipolare singole particelle senza alterare la loro natura quanto-meccanica con metodi giudicati impossibili fino ad allora”. Haroche lavora alla Ecole Normale Superieure, Wineland al National Institute of Standard and Technology.

Nel mondo dell’infinitamente piccolo, quando le leggi della fisica normale cessano di funzionare ed entrano in azione le bizzare leggi della fisica quantistica, era considerato impossibile osservare un fotone o una particella di materia senza distruggerla. Con dei trucchi da prestigiatore, i due fisici ci sono riusciti. Wineland, ha intrappolato degli ioni irretendoli con dei campi elettrici o raffreddandoli nel vuoto a una temperatura vicina allo zero assoluto (meno 273 gradi). All’interno della gabbia, li ha “domati” usando un raggio laser per poter studiare le loro sorprendenti caratteristiche (come quella di poter occupare due posizioni contemporaneamente).

Il trucco di Haroche per ingannare e catturare un fotone sfrutta invece due specchi così brillanti, piazzati a 3 centimentri l’uno dall’altro, che una singola particella di luce percorre 40mila chilometri prima di essere assorbita: l’equivalente di un viaggio attorno alla Terra. Disturbando il tragitto del fotone con degli atomi pesanti sparati tra gli specchi, Haroche è riuscito a studiarne alcune proprietà senza distruggerli.

Nel bizzarro e fragilissimo mondo della fisica quantistica, ogni scienziato intenzionato a condurre un esperimento sembrava destinato a comportarsi come l’elefante nella cristalleria. Gli stratagemmi di Wineland e Haroche hanno dimostrato che è possibile gettare un occhio su questo universo dalle regole capovolte con delicatezza e discrezione, senza sconvolgerlo.

Riuscire un giorno a controllare i minuscoli e imprevedibili abitanti del mondo subatomico ci porterebbe più vicini al teletrasporto o alla costruzione di un computer quantistico in grado di svolgere operazioni letteralmente alla velocità della luce. In un calcolatore simile, ogni bit può assumere contemporaneamente i valori di 0 e 1, moltiplicando la capacità di effettuare operazioni. Wineland è stato il primo a far funzionare un apparecchio di questo tipo, anche se con pochissimi bit e in condizioni di laboratorio impossibili da riprodurre in una casa o in un ufficio. Gli ioni chiusi in gabbia con il metodo del fisico americano, poi, oscillano in maniera così regolare che un orologio costruito ai tempi del Big Bang, oggi, dopo 14 miliardi di anni, avrebbe solo 5 secondi di scarto.

E’ rimasto per il momento a bocca asciutta il favorito della vigilia, il fisico teorico inglese Peter Higgs, che nel 1964 aveva teorizzato l’esistenza di una nuova particella battezzata “bosone di Higgs”. L’ultimo tassello mancante del Modello Standard della fisica è stato appena trovato al Cern di Ginevra. L’annuncio, fatto il 4 luglio, forse è apparso troppo recente al comitato dei Nobel. I selezionatori del premio sperano probabilmente di avere più dettagli sulla nuova particella per essere sicuri che si tratti esattamente di quella teorizzata da Higgs. O forse, come hanno dimostrato più volte, detestano dare ragione a chi cerca di prevedere i vincitori del premio.