Se c’è una cosa che l’umanità non smette mai di inseguire, è il tempo. Lo vogliamo misurare, controllare, piegare al nostro ritmo. E se oggi possiamo orientarci con il GPS, fare transazioni bancarie istantanee o navigare in rete senza ritardi, è tutto merito di strumenti che, a pensarci bene, sembrano usciti da un romanzo di fantascienza: gli orologi atomici. Minuscoli, silenziosi, ma talmente precisi da sbagliare di un solo secondo ogni miliardi di anni. Eppure, anche quella perfezione aveva un margine di errore. Fino ad ora.
Dentro il laboratorio del MIT dove gli atomi misurano l’invisibile
Un gruppo di fisici del MIT ha trovato il modo di spingere ancora più in là il concetto di precisione, grazie a una nuova tecnica dal nome poetico e complicato: global phase spectroscopy. In parole semplici, sono riusciti a ridurre il “rumore quantistico” — quella specie di fruscio invisibile che disturba le misurazioni atomiche — raddoppiando la capacità di calcolare con esattezza le oscillazioni che definiscono il tempo. Il risultato? Un passo decisivo verso orologi ottici così stabili e compatti da poter uscire dai laboratori e finire, un giorno, in dispositivi portatili o satelliti di nuova generazione.
Ma come si arriva a un traguardo del genere? Tutto parte dal modo in cui gli atomi oscillano. Ogni atomo, in fondo, è un piccolo metronomo naturale. Nei vecchi orologi atomici si usava il cesio, che vibra dieci miliardi di volte al secondo; oggi, invece, si preferisce l’itterbio, che supera i cento trilioni di oscillazioni. Una perfezione quasi assoluta, se non fosse per quel fastidioso rumore quantistico che disturba le misure.
Il team guidato da Vladan Vuletić ha scoperto che un effetto finora considerato irrilevante — la cosiddetta fase globale dei laser — può diventare un alleato prezioso. Combinandolo con l’entanglement, cioè la connessione quantistica tra centinaia di atomi, hanno creato un sistema in cui le particelle si muovono come un unico organismo, capace di percepire variazioni di frequenza infinitesimali. In pratica, gli atomi “parlano tra loro” per ridurre gli errori.
L’effetto è sorprendente: il nuovo metodo riesce a cogliere differenze due volte più piccole di quelle misurabili in passato. E tutto questo nasce da un dettaglio che fino a ieri sembrava insignificante. È un promemoria elegante, in fondo, di quanto il tempo — e la sua misurazione — siano ancora un mistero affascinante. Anche quando pensiamo di averlo sotto controllo, arriva qualcuno, da un laboratorio del MIT, a ricordarci che non abbiamo ancora finito di contarlo davvero.