Quando una persona sente qualcosa di caldo o freddo, ciò che sente è l’energia che l’oggetto irradia a causa del movimento su scala molecolare. Ad esempio, le molecole in una pentola di acqua bollente si muovono molto più velocemente di quelle in un cubetto di ghiaccio o in un bicchiere di acqua fredda. I fisici teorizzano che esiste una temperatura alla quale il movimento molecolare si ferma o viene ridotto a un punto così basso da non essere in grado di trasferire alcuna energia che potrebbe essere considerata calore. Questa temperatura teorica è nota come zero assoluto.
Lo zero assoluto è teorico perché non può mai essere raggiunto. Gli scienziati, tuttavia, si sono avvicinati molto alla produzione di questa temperatura nei laboratori. La temperatura è in realtà -459.67 ° F (-273.15 ° C). Sulla scala Kelvin, il suo valore è 0°. Sebbene questa temperatura non sia mai stata raggiunta in un laboratorio o osservata nello spazio, gli scienziati sono stati in grado di osservare lo strano comportamento e le proprietà della materia che raggiunge temperature che si avvicinano ad essa.
Uno dei risultati inaspettati del raffreddamento della materia molto vicino allo zero assoluto è stata la scoperta di un nuovo stato della materia. Solido, liquido e gas sono gli stati comuni, ma quando la materia, in particolare un fluido come l’elio liquido, raggiunge queste temperature incredibilmente basse, perde tutta la sua viscosità e diventa un superfluido. Questi strani fluidi mostrano la capacità di fluire contro la gravità e, in una certa misura, di spostarsi dai loro contenitori in altri.
Anche un’altra fase della materia, chiamata condensato di Bose-Einstein, può essere prodotta a queste temperature estremamente basse. I condensati di Bose-Einstein possono essere visti solo quando la temperatura di un campione viene portata entro un miliardesimo di 1° dello zero assoluto, e di conseguenza solo i laboratori più specializzati possono tentare di studiare questo fragile stato della materia. Inoltre, questi condensati sono stati finora prodotti solo da quantità microscopiche di materia, dell’ordine di circa 10,000 o meno atomi. Sono legati ai superfluidi e si comportano in modi alquanto simili, ma di solito sono prodotti dalla materia allo stato gassoso.
Le leggi della fisica che governano i condensati di Bose-Einstein non sono completamente comprese e sembrano sfidare le cose che gli scienziati conoscono sulla natura della materia. Il modo migliore per comprendere questi condensati senza una conoscenza approfondita della fisica è capire che quando la materia raggiunge questo punto, gli atomi in essa “collassano” nello stato di energia più basso possibile e iniziano anche a comportarsi come se non fossero particelle discrete più lunghe, ma piuttosto onde. I fisici hanno molto più studio e ricerca davanti a loro per comprendere appieno questo stato della materia, che è stato osservato per la prima volta solo nel 1995.