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Come si comportano gli atomi quando reagiscono a bassissime temperature? È questo il quesito a cui hanno dato risposta gli scienziati dell’Università di Harvard, che sono riusciti a scatenare la reazione chimica più fredda dell’intero Universo.
La reazione è avvenuta a circa 500 nanokelvin, appena qualche milionesimo di grado sopra lo zero assoluto. È proprio la temperatura estremamente bassa a rendere ancor più interessante e curioso il lavoro del team: la condizione termica raggiunta, infatti, provoca un rallentamento delle molecole, fino a farle quasi fermare.
Il “quasi” è d’obbligo: la temperatura teoricamente più bassa nell’Universo è lo zero assoluto (0 K), ma è impossibile da raggiungere in quanto questo richiederebbe atomi completamente fermi.
I ricercatori, inoltre, hanno potuto osservare un fenomeno mai visto prima: il momento esatto in cui due molecole reagiscono per formare due nuove molecole. Secondo quanto affermato dal fisico Ming-Guang Hu:
Probabilmente, nei prossimi due anni, saremo l’unico laboratorio in grado di farlo.
Le reazioni chimiche richiedono tempi estremamente brevi, in genere qualche picosecondo (10-12 secondi), ed è molto difficile, anche con strumenti laser innovativi, catturare ciò che avviene in quell’intervallo temporale.
La soluzione più adatta era osservare la reazione “al rallentatore” e l’unico modo per farlo era innescarla a temperature bassissime. Il biologo chimico Kang-Kuen Ni, anche lui membro del team di ricerca, ha spiegato:
Poiché le molecole sono così fredde, abbiamo un effetto collo di bottiglia.
Temperature ultra basse implicano energie ultra basse che, a loro volta, implicano reazioni molto più lente: utilizzando due molecole di rubidio, i ricercatori sono riusciti a ritardare la reazione di alcuni microsecondi, una quantità di tempo oggettivamente piccola ma notevolmente grande, se paragonata ai normali tempi di reazione. La tecnica utilizzata per osservare ciò che avviene mentre le molecole reagiscono è detta rilevazione a fotoionizzazione.
Il traguardo raggiunto dagli scienziati di Harvard potrebbe essere un importante punto di partenza per le ricerche future in quanto consentirebbe, ad esempio, la progettazione di nuove reazioni chimiche, il che risulterebbe potenzialmente utile ed applicabile in svariati settori.
I prossimi impegni del team riguardano lo studio dei modi con cui poter influenzare o manipolare le reazioni, variando, ad esempio, le energie coinvolte. Lo ha ribadito anche Ming-Guang Hu, affermando:
Ora possiamo pensare a come influenzare le reazioni. Senza questa tecnica, senza questo documento, non avremmo potuto neanche immaginarlo.
Per approfondire: Science – Harvard University
Crediti immagine articolo: Ming-Guang Hu
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