I ricercatori hanno svelato lo straordinario comportamento delle molecole a tre atomi debolmente legate, sfidando la comprensione convenzionale della meccanica quantistica. In uno studio recentemente pubblicato su Nature Communications , un team di scienziati dell'Università Bar-Ilan in Israele, in collaborazione con teorici negli Stati Uniti, fa luce sulla misteriosa resistenza di queste molecole esotiche alla dissociazione.
Queste molecole, note come trimeri di Efimov, sono legate così debolmente che anche una piccola quantità di energia termica ne impedisce la formazione. In teoria, i trimeri di Efimov vivono solo all'interno di un certo spazio parametrico che richiede interazioni molto forti tra gli atomi costituenti. Quando queste interazioni diventano più deboli, ci si aspetta che i trimeri si dissocino in atomi liberi o in una molecola biatomica e un atomo libero.
Nel loro studio, i ricercatori hanno creato un ambiente speciale di un milionesimo di grado sopra lo zero assoluto (un microkelvin) per osservare e studiare questi stati esotici, che hanno rivelato un fenomeno notevole:i trimeri di Efimov mostrano una sorprendente resistenza alla rottura, anche se immersi nel continuum degli stati.
"La nostra ricerca scopre un aspetto fondamentale della meccanica quantistica, mostrando la tenacia di queste molecole esotiche nonostante esistano al di fuori dello spazio dei parametri inizialmente previsto", spiega il prof. Lev Khaykovich, del Dipartimento di fisica dell'Università Bar-Ilan, che ha condotto lo studio con i colleghi da JILA presso l'Università del Colorado, Boulder, l'Università del Maryland e il NIST, College Park, Maryland.
"Questa scoperta sfida i paradigmi esistenti e sottolinea l'importanza della ricerca guidata dalla curiosità nell'ampliare la nostra comprensione delle leggi della meccanica quantistica."
Utilizzando un metodo sperimentale unico sviluppato nel loro laboratorio, i ricercatori hanno creato uno stato di sovrapposizione quantomeccanica di una molecola triatomica e una molecola biatomica, insieme a un singolo atomo libero. Attraverso meticolose osservazioni e analisi, hanno raggiunto una precisione senza precedenti nella misurazione dei livelli energetici di queste nuove strutture molecolari e hanno scoperto le inaspettate proprietà di sopravvivenza dei trimeri Efimov.
Un'indagine teorica approfondita e consecutiva ha rivelato una forma di interazioni rimodellata che spiegava le osservazioni sperimentali ma era stata completamente trascurata in tutti gli studi precedenti.
Uno degli enigmi più intriganti scoperti dallo studio e che rimane inspiegato è la durata inaspettatamente lunga dello stato di sovrapposizione della meccanica quantistica. Questo fenomeno ha sconcertato gli scienziati di tutto il mondo, aprendo nuove strade all'esplorazione e ridefinendo i confini della nostra conoscenza.
"Questo lavoro esemplifica l'essenza della ricerca guidata dalla curiosità, conducendoci verso regni inaspettati e ponendo domande profonde che mettono alla prova la nostra comprensione dell'universo", afferma il Prof. Khaykovich. "Attraverso la collaborazione e la dedizione, continuiamo a svelare i misteri della fisica degli atomi e delle piccole molecole, aprendo la strada a scoperte trasformative."
I risultati di questo studio hanno suscitato entusiasmo nella comunità di ricerca, dimostrando che anche dopo decenni di ricerca, la meccanica quantistica continua a sorprendere. Man mano che gli scienziati intraprendono ulteriori indagini, il viaggio promette di scoprire approfondimenti ancora più accattivanti sulla natura della materia e sulle sue interazioni.
Ulteriori informazioni: Yaakov Yudkin et al, Interazioni tra tre corpi rimodellate e osservazione di uno stato di Efimov nel continuo, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46353-1
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università Bar-Ilan
