Un laser può riscaldare un materiale, tagliarlo, ma anche servire a raffreddare gli atomi. Quest’ultimo impiego è al centro delle ricerche di Claude Cohen-Tannoudji. Il fisico è morto a Parigi il 22 ottobre 2026, all’età di 93 anni, secondo la biografia del Collège de France. Ripercorrere il suo lavoro significa capire come si è imparato a rallentare le particelle per studiarle meglio.
La luce come freno
Il comunicato del Nobel per la fisica del 1997 premia congiuntamente Cohen-Tannoudji, Steven Chu e William D. Phillips per i loro metodi di raffreddamento e intrappolamento mediante laser. La sfida è duplice: ridurre l’agitazione degli atomi e poi mantenerli in una regione in cui sia possibile osservarli.
I fotoni trasportano una quantità di moto. Se assorbiti da un atomo in direzione opposta al suo moto, possono rallentarlo. Regolando opportunamente le frequenze e i fasci, la successione di queste interazioni raffredda un gas molto rarefatto, sotto vuoto. La luce, dunque, non agisce come una parete ghiacciata: interviene sul movimento.
Gli esperimenti hanno anche superato un limite di temperatura previsto da un modello semplificato, detto limite Doppler. I lavori di Cohen-Tannoudji e dei suoi colleghi hanno contribuito a spiegare questo risultato tenendo conto della struttura interna degli atomi. Un limite del modello non costituiva un divieto fondamentale.
Una ricerca collettiva
Nel suo omaggio pubblicato il 23 ottobre, il Laboratoire Kastler Brossel ricorda la creazione, nel 1984, di un gruppo che riuniva, tra gli altri, Alain Aspect, Jean Dalibard e Christophe Salomon. Teoria e sperimentazione procedono insieme. Tra le linee di ricerca sviluppate figurano il raffreddamento Sisifo, i reticoli ottici e l’interferometria delle onde di materia.
Questa eredità non si riduce alla promessa di una macchina commerciale. Riguarda innanzitutto il controllo dei sistemi atomici e le nuove domande che questo consente di porre. Il laboratorio cita in particolare gli orologi a fontana di atomi freddi e lo studio dei gas quantistici.
Strumenti per imparare
La trasmissione del sapere occupa un posto altrettanto concreto. Insieme a Bernard Diu e Franck Laloë, Cohen-Tannoudji ha elaborato un corso da cui è nato il trattato Mécanique quantique, spesso chiamato «il Cohen». La sua bibliografia al Collège de France ne ripercorre i volumi, mentre il suo laboratorio sottolinea il ruolo di questi corsi nella formazione dei fisici.
Titolare della cattedra di fisica atomica e molecolare dal 1973 al 2004, lascia così due famiglie di strumenti: quelli che permettono di lavorare sugli atomi e quelli che permettono di trasmetterne la comprensione.
Claude Cohen-Tannoudji durante «Paris de la Recherche», fotografia d’archivio. Pruneau / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.
La redazione di LetzView mag
