C’è qualcosa di affascinante e quasi magico nella meccanica quantistica. Tipo il tunneling quantistico: un elettrone che, teoricamente, non dovrebbe poter uscire da un atomo… lo fa lo stesso, attraversando una barriera che, secondo la fisica classica, sarebbe invalicabile. Ma quanto tempo ci mette davvero a fare questo “salto”? Per anni, la risposta è stata un gigantesco punto interrogativo. Parliamo infatti di scale di tempo così piccole da sembrare fuori dalla realtà: attosecondi, ovvero un miliardesimo di miliardesimo di secondo.
Come l’attoclock sta ridefinendo il tempo nella meccanica quantistica
Ora però abbiamo un’idea più chiara, grazie a un team di ricercatori guidato da Wen Li della Wayne State University. Con uno strumento chiamato attoclock – una specie di orologio ultra-preciso che misura tempi piccolissimi – sono riusciti a osservare questo processo con un livello di dettaglio mai raggiunto prima.
La tecnologia dell’attoclock non è nuova, esiste dal 2008. L’aveva proposta la fisica Ursula Keller, usando impulsi laser con un campo elettrico rotante per “spingere” l’elettrone fuori dall’atomo e capire, dall’angolazione con cui usciva, quando avveniva il tunneling. Il problema? La configurazione era complicata, i risultati poco chiari e servivano modelli matematici piuttosto pesanti per interpretarli.
Il nuovo approccio risolve tutto questo: invece di impulsi ellittici, ora si usano onde luminose perfettamente circolari, e soprattutto si controlla con estrema precisione un parametro chiamato fase della portante rispetto all’inviluppo (CEP). In pratica, si sincronizza il picco dell’impulso laser con l’istante esatto in cui l’elettrone viene espulso. Il risultato è sorprendente: nessun tempo di attesa misurabile. L’elettrone attraversa la barriera immediatamente, come se la barriera non esistesse affatto.
Questa scoperta rimette in discussione alcune idee classiche, che prevedevano una piccola “pausa” dell’elettrone nella barriera. Qui invece sembra che il tempo non conti, e che sia tutto legato alla forza con cui l’atomo lo trattiene.
E le prospettive? L’attoclock aggiornato potrebbe aprire la strada a strumenti ancora più precisi, come un futuro zeptoclock, capace di misurare intervalli ancora più brevi. Potremmo arrivare a osservare in tempo reale reazioni chimiche, progettare nuovi materiali, o perfino farmaci. Insomma: il tempo, a quanto pare, è appena diventato ancora più interessante.