Il diavoletto di Maxwell

Sin da quando James Clerk Maxwell immaginò il suo demone circa 150 anni fa, i fisici si sono divertiti nel cercare di creare questo malizioso diavoletto. L'ultimo tentativo è arrivato da un gruppo di ricercatori dell'Università dell'Oregon che hanno creato una serie di laser che ordinano un insieme di atomi ultrafreddi, proprio come l'ipotetico demone.
Maxwell immaginò il suo demone come una minusocla creatura che può controllare una botola in un gas per segregare gli atomi caldi da quelli freddi. Propose questo esperimento mentale poiché sembrava offrire un modo semplice di violare il secondo principio della termodinamica riducendo l'entropia in un sistema senza spendere energia.
L'opinione più diffusa è che il demone, così come è stato concepito da Maxwell, sarebbe impossibile da realizzare, principalmente perché, ordinando gli atomi, il demone dovrebbe aprire e chiudere la botola ad istanti ben precisi; per fare ciò egli dovrebbe essere in grado di conoscere posizione e velocità di ogni atomo in ogni momento, in evidente contrasto con il principio di Heisenberg.

In un certo senso, per ottenere tale conoscenza, il demone dovrebbe trasferire l'entropia del gas nel suo cervello

dice Daniel Steck, uno dei ricercatori del gruppo dell'Oregon.
Ora, trasportando il demone nel XXI secolo, Stein e colleghi affrontano il mistero utilizzando le moderne tecniche sviluppate nelle ricerche sugli atomi ultrafreddi. I ricercatori hanno creato il loro demone utilizzando una serie di laser, che sono puntati su un gruppo di atomi Rb₈₇ ultrafreddi. I laser erano regolati in maniera tale che i loro fasci di luce spingessero in maniera differente sugli atomi in funzione dello spin di questi ultimi.
All'inizio tutti gli atomi erano in uno stato tale per cui un primo fascio laser non li respingeva, successivamente venivano fatti passare attraverso un secondo fascio che ne alterava lo spin in maniera tale da venire respinti dal primo fascio laser. Il risultato è che gli atomi venivano intrappolati in una data regione dal primo laser.
La barriera creata da Steck e colleghi agisce in maniera tale da contenere gli atomi in una sottosezione del contenitore originale; nella sua essenza questo procedimento è identico all'originale demone:

il punto è che il demone può apparentemente ridurre l'entropia del gas

dice Steck.
Questo risultato è l'ultimo in ordine di tempo all'interno di una ricerca sviluppata negli ultimi due anni da Mark Raizen e, indipendentemente, da Andreas Ruschhaupt e Gonzalo Muga.
Una possibile applicazione immaginata da Steck per il loro set-up sperimentale è all'interno di un possibile computer quantistico.
Comunque per quanto ci sia un'apparente connessione con il demone di Maxwell, è un po' difficile credere di aver mantenuto lo spirito dell'esperimento intellettuale proposto dal fisico britannico: in fondo per attivare i laser i ricercatori hanno comunque dovuto spendere dell'energia.

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(da Physicists have another go at Maxwell's demon)