Un attosecondo misura 10 exp-18 secondi ed è il tempo che impiega la luce per percorrere 0,3 nanometri nel vuoto.
9,58 x 10 exp16 attosecondi è il tempo impiegato da Usain Bolt per coprire i 100 metri alla velocità che gli è valso il record mondiale (45 Km/h).
É facile intuire quanto la scala temporale naturale degli atomi sia piccola. In una molecola, gli atomi possono muoversi in milionesimi di un miliardesimo di secondo, ovvero femtosecondi, e questi movimenti sono stati studiati con gli impulsi più brevi mai prodotti con un laser. Ma questi impulsi non bastano se si vogliono studiare gli elettroni che si muovono all’interno degli atomi o delle molecole a velocità comprese tra uno e poche centinaia di attosecondi, miliardesimi di un miliardesimo di secondo.
Per studiare gli elettroni servirebbe quindi un riflettore puntato su di essi che emette segnali luminosi ad una velocità pari circa alla loro.
Eccoci quindi al consueto appuntamento annuale dell’assegnazione dei Nobel, momento di riflessione e spiccato interesse sullo stato dell’arte e gli sviluppi della ricerca scientifica.
Gli ambiti di ricerca onorati con il Nobel per la Fisica variano ampiamente: hanno riguardato la spettroscopia, la fisica delle particelle, la meccanica quantistica e la fisica delle superstringhe, solo per citarne alcuni. Questi premi hanno spesso rappresentato una pietra miliare per la comprensione della Fisica e hanno sempre aperto la strada a ulteriori scoperte e innovazioni.
Per il 2023 il Nobel per la Fisica è stato assegnato a Pierre Agostini (Ohio State University), Ferenc Krausz (Max Planck Institute of Quantum Optics) e Anne L’Huillier (Lund University), i quali hanno trovato, in momenti ed in episodi diversi, un modo per creare impulsi di luce estremamente brevi da poter essere usati per osservare gli elettroni.
La storia di questo Nobel inizia nel 1987 quando L’Huiller scopre che dall’interazione tra un gas nobile e un fascio di luce laser, vengono prodotte delle onde luminose a diverse lunghezze d’onda, ponendo così le basi teoriche per la creazione di impulsi luminosi molto brevi. All’inizio degli anni 2000 i gruppi di ricerca guidati da Agostini e Krausz, parallelamente e con set up sperimentali diversi, sono riusciti a produrre un laser in grado di emettere impulsi di luce rispettivamente di 250 e 650 attosecondi, riuscendo inoltre a misurarne la lunghezza.
Grazie a questi esperimenti la comunità scientifica ora possiede lo strumento in grado di osservare gli elettroni come in un fermo immagine.
A cosa servirà poter osservare meglio gli elettroni?
Un paio di esempi: in elettronica sarà possibile comprendere e controllare come gli elettroni si comportano all’interno di un materiale. In ambito medico sarà possibile sfruttare gli attosecondi per comprendere meglio la natura di determinate molecole, ottenendo così diagnosi altamente specifiche.
Anche quest’anno quindi, oltre a riconoscere il genio scientifico e l’ingegno umano, il Nobel per la Fisica avrà, come d’altronde ha sempre avuto, un impatto significativo sulla promozione della ricerca scientifica e sull’ispirazione di nuove generazioni di scienziati. É facile in questo caso intuire l’importanza dei potenziali sviluppi che porteranno alla comprensione ancora più profonda del comportamento della materia.
Dott.ssa Fis. Erica Martinucci
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