Il quinto stato della materia è stato ottenuto in orbita, dentro un laboratorio grande più o meno quanto un piccolo frigorifero. A bordo della Stazione Spaziale Internazionale la NASA sta spingendo gli atomi in condizioni che sulla Terra sarebbero quasi impossibili da riprodurre. Il cuore di tutto è il Cold Atom Laboratory, uno strumento che di recente ha ricevuto un aggiornamento importante e che ora riesce a fare cose davvero difficili da immaginare.
L’idea di fondo suona semplice, ma dietro c’è un lavoro enorme. Raffreddare nubi di atomi fino a temperature vicinissime allo zero assoluto, quel limite fissato a meno 273,15 gradi Celsius oltre il quale, in teoria, non si può andare. Quando gli atomi arrivano così vicini a quella soglia, iniziano a comportarsi in modo strano, quasi controintuitivo. Non si muovono più come farebbero a temperatura ambiente. Rallentano, si raggruppano, si fondono in un’unica entità che perde la sua natura individuale.
Perché lo spazio è il posto giusto per questi esperimenti
Il motivo per cui tutto questo avviene sulla ISS e non in un laboratorio terrestre ha a che fare con la gravità. Sulla Terra la forza di gravità disturba gli esperimenti, tira giù gli atomi, li disperde, riduce il tempo utile per osservarli. In orbita, invece, in condizioni di microgravità, quelle nubi di atomi ultrafreddi possono restare sospese molto più a lungo. E più tempo significa più possibilità di studiarle nel dettaglio, cogliendo comportamenti che altrimenti sfuggirebbero in una frazione di secondo.
Il Cold Atom Laboratory potenziato serve proprio a questo. Non è un esperimento fine a se stesso, una curiosità da mostrare per stupire. Dietro c’è un obiettivo concreto, guardare al futuro delle tecnologie quantistiche. Studiare la materia in queste condizioni estreme aiuta i ricercatori a capire meglio le regole che governano il mondo subatomico, quelle stesse regole che potrebbero un giorno stare alla base di strumenti oggi ancora sulla carta.
Si parla di sensori molto più precisi, di sistemi di navigazione capaci di funzionare senza dipendere dai satelliti, di misurazioni raffinate al punto da rilevare variazioni minime della gravità stessa. Tutta roba che parte proprio da qui, da un piccolo apparecchio che raffredda atomi in orbita e li porta a un passo dallo zero assoluto.
Quando la materia raggiunge quelle temperature, entra in uno stato chiamato condensato di Bose Einstein. Gli atomi smettono di comportarsi come particelle separate e si comportano come un’unica onda coerente. È un fenomeno che sfida l’intuizione comune e che rappresenta appunto quel quinto stato della materia, distinto dai più familiari solido, liquido, gassoso e dal plasma. Osservarlo direttamente, e per periodi prolungati, è qualcosa che solo un ambiente come quello della Stazione Spaziale può garantire con questa qualità.