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Misurato per la prima volta il brevissimo 'respiro' dell'atomo

  Autore: n/a

  domenica 17 dicembre 2006 ore: 00:00:00 - letto [ 5727 ]

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Con 100 attosecondi (miliardesimi di miliardesimi di secondo), si tratta dell'intervallo di tempo più breve mai registrato e si riferisce al cambiamento di stato di un elettrone

Il 'respiro dell'atomo' secondo la teoria quantistica, è stato misurato per la prima volta grazie alle ricerche di uno scienziato ungherese che lavora e studia tra Germania e Austria, appena pubblicate su Nature.

Lo spazio di tempo più breve finora mai misurato, secondo l'ungherese Ferenc Krausz, dura non più di 100 attosecondi, cioè cento volte un miliardesimo di un miliardesimo di secondo. Per avere un'idea di quanto sia veloce questo attimo - ha spiegato Krausz che è professore all'Istituto di Fotonica del Politecnico di Vienna (Tu) e direttore dell'Istituto di ottica quantistica a Garching - bisogna pensare che se cento attosecondi fossero un secondo, un minuto corrisponderebbe all'età dell'Universo, cioè a 14 miliardi di anni.

Krausz, che ha appena 41 anni essendo nato a Mor in Ungheria il 17 maggio 1962, si è laureato in ingegneria elettrica a Budapest nel 1985, ha preso il PhD. in elettronica quantistica a Vienna nel 1991 dove ha una cattedra dal 1998.

Egli ha compiuto i suoi esperimenti all'Istituto Max Planck di Garching, vicino a Monaco di Baviera in collaborazione con l'università tedesca di Bielefeld, mediante una tecnica che permette per la prima volta di studiare processi iperveloci nell'orbita degli elettroni.

In pratica Krausz e colleghi hanno stimolato gli elettroni dell'involucro di un atomo con raggi X la cui durata viene misurata nell'ordine degli attosecondi. In questo modo si è riusciti a emettere lampi X di 250 attosecondi, e misurare così un avvenimento durato solo 100 attosecondi.

Ma che cosa è stato misurato esattamente? Il passaggio di un elettrone dal suo stato di quiete, che grazie ad una carica di energia adeguatamente potente si libera per un momento dal suo legame atomico e si rende autonomo. La durata e il decorso di questa 'emissione di elettrone' dà informazioni dirette sul tempo necessario al processo di stimolo e rilassamento (quest'ultimo è il ritorno all'iniziale livello di energia) nell'involucro di elettroni dell'atomo.

'Siamo vicini a poter osservare i movimenti degli elettroni all'interno degli atomi e delle molecole', ha detto Krausz, secondo il quale ciò permetterà di studiare a livello sperimentale la formazione e il dissolversi dei composti chimici, permettendo un maggiore controllo sul procedere delle reazioni chimiche.

Le ricerche di Krausz per misurare attimi sempre più corti forniscono nuovi strumenti per confrontare tra loro la meccanica newtoniana e la fisica quantistica: nel modello classico dell'atomo di Niels Bohr, gli elettroni inanellano i loro giri intorno al nucleo ad una velocità che nel caso dell'elettrone dell'idrogeno si aggira sui 150 attosecondi per giro. 'Dal punto di vista della meccanica quantistica, questi giri intorno al nucleo certamente non esistono, in quanto è possibile solo dare la consistenza della distribuzione degli elettroni intorno al nucleo dell'atomo' ha spiegato Krausz a Vienna.

Se l'atomo di idrogeno è nella sua posizione fondamentale, l'elettrone è in stato di quiete e quindi la sua consistenza di distribuzione non si altera nel corso del tempo - ha spiegato il fisico ungherese -, Quando si immette energia e la consistenza dell'elettrone comincia a 'respirare', in base alla teoria quantistica è probabile trovare questo elettrone in un certo momento vicino al nucleo mentre in un altro momento c'è grande probabilità di trovarlo lontano da esso. Nel caso dell'idrogeno, il periodo di questa dinamica è di circa 400 attosecondi, quindi in scala molto simile a quanto aveva previsto Bohr con il suo modello classico molto semplificato.

Con il nuovo metodo, ha spiegato Krausz, è possibile ottenere 'istantanee' di questo movimento quantistico e in pratica quasi un film del 'respiro dell'atomo'. 'Questo è proprio uno dei nostri prossimi progetti' ha preannunciato lo scienziato.



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