What is the coldest thing in the world? - Lina Marieth Hoyos

Traduttore: Sara Frasconi Revisore: Rossana Cantaffa

The coldest materials in the world aren’t in Antarctica.

I materiali più freddi del mondo non si trovano in Antartide.

They’re not at the top of Mount Everest

Non sono in cima all'Everest,

or buried in a glacier.

né sepolti in un ghiacciaio.

They’re in physics labs:

Sono nei laboratori di fisica:

clouds of gases held just fractions of a degree above absolute zero.

nubi di gas tenute a qualche frazione di grado sopra lo zero assoluto.

That’s 395 million times colder than your refrigerator,

È 395 milioni di volte più freddo dei nostri frigoriferi,

100 million times colder than liquid nitrogen,

100 milioni di volte più freddo dell'azoto liquido

and 4 million times colder than outer space.

e 4 milioni di volte più freddo dello spazio.

Temperatures this low give scientists a window into the inner workings of matter,

Tali condizioni permettono agli scienziati di capire il funzionamento della materia

and allow engineers to build incredibly sensitive instruments

e agli ingegneri di creare strumenti estremamente sensibili

that tell us more about everything

che possono dirci di più su molte cose,

from our exact position on the planet

dalla nostra posizione sul pianeta

to what’s happening in the farthest reaches of the universe.

a che cosa sta succedendo nei più remoti angoli dell'universo.

How do we create such extreme temperatures?

Come facciamo a produrre temperature così estreme?

In short, by slowing down moving particles.

In pratica, rallentando le particelle in movimento.

When we’re talking about temperature, what we’re really talking about is motion.

Quando si parla di temperatura, in realtà si parla di movimento.

The atoms that make up solids,

Gli atomi che compongono i solidi,

liquids,

i liquidi

and gases

e i gas

are moving all the time.

si muovono in continuazione.

When atoms are moving more rapidly, we perceive that matter as hot.

Quando gli atomi si muovono velocemente, percepiamo quella materia come calda.

When they’re moving more slowly, we perceive it as cold.

Quando si muovono lentamente, la percepiamo come fredda.

To make a hot object or gas cold in everyday life,

Per rendere freddo un oggetto o un gas caldo nella vita quotidiana,

we place it in a colder environment, like a refrigerator.

lo mettiamo in un ambiente più freddo, come il frigorifero.

Some of the atomic motion in the hot object is transferred to the surroundings,

Parte del movimento atomico dell'oggetto caldo

è trasferito all'area circostante

and it cools down.

e si raffredda.

But there’s a limit to this:

Ma c'è un limite:

even outer space is too warm to create ultra-low temperatures.

anche lo spazio è troppo caldo per creare temperature bassissime.

So instead, scientists figured out a way to slow the atoms down directly –

Così gli scienziati hanno trovato un modo per rallentare direttamente gli atomi,

with a laser beam.

cioè con un raggio laser.

Under most circumstances,

Nella maggior parte dei casi,

the energy in a laser beam heats things up.

l'energia del raggio laser riscalda le cose.

But used in a very precise way,

Ma utilizzato in modo molto preciso,

the beam’s momentum can stall moving atoms, cooling them down.

il momento del raggio può fermare gli atomi in movimento, raffreddandoli.

That’s what happens in a device called a magneto-optical trap.

Questo è ciò che succede in un dispositivo chiamato trappola magneto-ottica.

Atoms are injected into a vacuum chamber,

Gli atomi vengono immessi in una camera a vuoto

and a magnetic field draws them towards the center.

e il campo magnetico li attira verso il centro.

A laser beam aimed at the middle of the chamber

Un raggio laser indirizzato al centro della camera

is tuned to just the right frequency

viene sintonizzato sulla giusta frequenza,

that an atom moving towards it will absorb a photon of the laser beam and slow down.

cosicché un atomo diretto lì assorbirà un fotone del raggio e rallenterà.

The slow down effect comes from the transfer of momentum

L'effetto di rallentamento deriva dal passaggio del momento

between the atom and the photon.

dall'atomo al fotone.

A total of six beams, in a perpendicular arrangement,

Un totale di sei raggi, posizionati perpendicolarmente,

ensure that atoms traveling in all directions will be intercepted.

garantiscono di poter intercettare atomi che si muovono in tutte le direzioni.

At the center, where the beams intersect,

Al centro, dove i raggi si incrociano,

the atoms move sluggishly, as if trapped in a thick liquid —

gli atomi si muovono lentamente, come intrappolati in un liquido denso,

an effect the researchers who invented it described as “optical molasses.”

un effetto descritto dai suoi inventori come "melassa ottica".

A magneto-optical trap like this

Una trappola magneto-ottica come questa

can cool atoms down to just a few microkelvins —

può raffreddare gli atomi fino a pochi microkelvin,

about -273 degrees Celsius.

circa -273 gradi Celsius.

This technique was developed in the 1980s,

Questa tecnica fu elaborata negli anni '80

and the scientists who'd contributed to it

e gli scienziati che vi contribuirono

won the Nobel Prize in Physics in 1997 for the discovery.

vinsero nel 1997 il premio Nobel per la fisica grazie a questa scoperta.

Since then, laser cooling has been improved to reach even lower temperatures.

Oggi il raffreddamento laser è in grado di raggiungere temperature più basse.

But why would you want to cool atoms down that much?

Ma perché si vogliono raffreddare gli atomi così tanto?

First of all, cold atoms can make very good detectors.

Prima di tutto, gli atomi freddi possono essere buoni rilevatori.

With so little energy,

Con così poca energia,

they’re incredibly sensitive to fluctuations in the environment.

sono incredibilmente sensibili alle fluttuazioni nell'ambiente.

So they’re used in devices that find underground oil and mineral deposits,

Sono usati in dispositivi che cercano giacimenti di petrolio e minerali

and they also make highly accurate atomic clocks,

e fungono anche da orologi atomici estremamente precisi,

like the ones used in global positioning satellites.

come quelli utilizzati nei GPS.

Secondly, cold atoms hold enormous potential

In secondo luogo, gli atomi freddi detengono un enorme potenziale

for probing the frontiers of physics.

per esplorare i confini della fisica.

Their extreme sensitivity makes them candidates

La loro eccezionale sensibilità li rende perfetti

to be used to detect gravitational waves in future space-based detectors.

per individuare le onde gravitazionali nei futuri rilevatori spaziali.

They’re also useful for the study of atomic and subatomic phenomena,

Sono utili anche per lo studio di fenomeni atomici e subatomici,

which requires measuring incredibly tiny fluctuations in the energy of atoms.

che richiedono la misurazione di minuscole oscillazioni nell'energia degli atomi.

Those are drowned out at normal temperatures,

Queste sono sovrastate a temperature normali,

when atoms speed around at hundreds of meters per second.

quando gli atomi sfrecciano a centinaia di metri al secondo.

Laser cooling can slow atoms to just a few centimeters per second—

Il raffreddamento laser può rallentare gli atomi a pochi centimetri al secondo,

enough for the motion caused by atomic quantum effects to become obvious.

velocità che rende evidente il movimento dovuto agli effetti del quantum atomico.

Ultracold atoms have already allowed scientists to study phenomena

Gli atomi ultrafreddi hanno già permesso agli scienziati di studiare fenomeni

like Bose-Einstein condensation,

come la condensazione di Bose-Einstein,

in which atoms are cooled almost to absolute zero

in cui gli atomi sono raffreddati quasi allo zero assoluto

and become a rare new state of matter.

e diventano un nuovo raro stato della materia.

So as researchers continue in their quest to understand the laws of physics

Finché i ricercatori continueranno a cercare di capire le leggi della fisica

and unravel the mysteries of the universe,

e svelare i misteri dell'universo,

they’ll do so with the help of the very coldest atoms in it.

lo faranno con l'aiuto dei suoi atomi più freddi.

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