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Una nanoparticella è riuscita a rivelare l’impatto minuscolo di un singolo atomo di gas, isolando una forza che di solito si perde nel rumore di fondo creato da miliardi di altre particelle. Il risultato porta l’attenzione su un aspetto della fisica che normalmente viene osservato soltanto nel suo insieme, cioè come effetto complessivo di innumerevoli collisioni che avvengono tutte insieme. Gli scienziati hanno fatto qualcosa di diverso e sono andati a cercare il contributo di una sola particella.
Per capire perché la notizia abbia un certo peso conviene partire da un concetto familiare. Quando si parla della forza esercitata da un gas si pensa quasi sempre alla pressione, quella che gonfia uno pneumatico o tiene tesa la superficie di un palloncino. Quella spinta però non nasce da un unico urto. È la somma di tantissimi atomi o molecole che colpiscono una superficie in continuazione, ognuno con il proprio piccolo contributo che da solo sarebbe del tutto irrilevante.
Nanoparticella: dal comportamento collettivo al singolo urto
Ed è proprio qui che la ricerca cambia prospettiva. In genere la forza di un gas viene descritta come un fenomeno di massa, un effetto medio che emerge solo quando il numero di particelle coinvolte diventa enorme. Gli scienziati invece sono riusciti a isolare la forza di una particella solitaria, separandola da tutto il resto. In pratica hanno trasformato quello che di solito è un coro indistinto in una voce singola, riconoscibile e misurabile.
Il ruolo della nanoparticella in tutto questo è centrale. Un oggetto così piccolo risponde a sollecitazioni che su scala più grande passerebbero completamente inosservate. Un corpo di dimensioni ordinarie non mostrerebbe alcuna reazione apprezzabile all’urto di un solo atomo, mentre una particella minuscola può diventare abbastanza sensibile da tradire anche il colpo più leggero. Proprio questa sensibilità ha reso possibile osservare l’effetto di un singolo atomo di gas invece del solito effetto cumulativo.
Perché l’impatto di un solo atomo conta
Detto così può sembrare un dettaglio quasi accademico, ma la differenza tra misurare una media e cogliere un evento singolo è sostanziale. Quando si osserva la pressione di un gas si lavora con una grandezza che riassume tutto in un solo numero e nasconde inevitabilmente quello che accade a livello delle singole collisioni. Riuscire a distinguere il contributo di un’unica particella significa scendere di un gradino, arrivare più vicino al meccanismo elementare che sta alla base del fenomeno.
Non è un caso che il titolo della ricerca parli di un impatto minuscolo. La spinta di un atomo isolato è talmente debole da risultare normalmente impossibile da distinguere dentro il continuo bombardamento delle altre particelle. Il punto della scoperta sta proprio nell’essere riusciti a separare quel contributo e a renderlo visibile, usando come strumento di rilevazione un oggetto abbastanza piccolo da percepirlo.
Il lavoro mostra quindi che la forza di un gas, abitualmente il prodotto di un numero enorme di atomi o molecole che agiscono nello stesso momento, può essere scomposta fino al livello di una singola particella. Gli scienziati hanno isolato la forza di una particella solitaria e lo hanno fatto grazie a una nanoparticella capace di rivelare l’impatto di un solo atomo di gas.
Fonte: TecnoAndroid