Cnr e Politecnico di Milano hanno partecipato allo studio internazionale che ha dimostrato la possibilità di manipolare l’evoluzione temporale di un sistema quantistico tramite l’interazione con impulsi di luce nell’ultravioletto estremo. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nature
Roma, 12 dicembre 2024 – Vinta una delle sfide della meccanica quantistica: manipolata, per la prima volta, l’evoluzione temporale di un sistema quantistico tramite l’interazione con impulsi di luce nell’ultravioletto estremo, grazie al lavoro di una team di ricercatori, guidato dal prof. Lukas Bruder dell’Università di Friburgo e costituito da 14 istituzioni internazionali, fra cui il Politecnico di Milano, l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Cnr-Ifn), l’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio nazionale delle ricerche di Trieste (Cnr-Iom), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati (Roma) ed Elettra Sincrotrone Trieste.
Il gruppo ha scoperto che è possibile controllare il comportamento della materia a livello atomico utilizzando alcune proprietà della luce nell’ultravioletto estremo. L’esperimento, appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature, ha reso possibile controllare gli stati quantistici della materia, su scale temporali ultraveloci e con estremo dettaglio sulle sue proprietà chimiche. La tecnica è stata dimostrata su atomi di elio, nei quali è stato possibile manipolare la posizione dei livelli energetici degli elettroni, dei quali è stato poi misurato il moto.
Il gruppo di ricerca internazionale è riuscito nel difficilissimo intento di scolpire l’ampiezza, la fase e la polarizzazione di impulsi di luce ultrabrevi nell’ultravioletto estremo (XUV) e ha usato tali impulsi per controllare il comportamento degli atomi a tal punto da potenziare alcuni processi quantistici sopprimendone altri. Gli esperimenti si sono svolti presso il laser a elettroni liberi FERMI di Elettra Sincrotrone Trieste, una delle eccellenze della ricerca italiana.
“Con questo studio abbiamo esteso alle regioni spettrali dell’XUV e dei raggi X il cosiddetto controllo coerente, che consiste nell’usare la luce per controllare l’evoluzione di reazioni chimiche e indirizzarle verso i prodotti chimici desiderati”, spiega Cristian Manzoni del Cnr-Ifn.
“Tale processo, di natura squisitamente quantistica, potrà in futuro consentirci di usare la luce come un reagente chimico per controllare l’efficienza delle reazioni e produrre quindi in modo efficiente molecole di grande valore aggiunto per le applicazioni, quali composti farmaceutici” conclude Giulio Cerullo del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, uno degli autori dello studio.
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