Cronaca

Nella fisica dell’infinitamente piccolo, accettata nuova teoria che non piaceva nemmeno ad Einstein

Nella fisica dell’infinitamente piccolo, accettata nuova teoria  che non piaceva nemmeno ad Einstein

 Autore :#Carlo Screti

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In uno studio condotto  dal Dipartimento di Scienze  Fisiche  dell’Università di Parma e l’istituto Max Planck di Gottinga pubblicato su Nature Communications, si definiscono per la prima volta gli effetti della sincronizzazione nel mondo quantistico. Sembra un  concetto difficile ma nella realtà si spiega in modo semplice.

La fisica quantistica fa parte della nostra vita . Basta pensare  ai computer quantistici, diventati ormai una realtà (seppure ancora come prototipi in fase di studio)

Ogni materia esistente  è composta di molecole, che a loro volta sono composte di atomi e così via. Continuando la divisione in particelle si arriverà a un certo punto al “quanto”.

Il quanto è una particella così piccola che non è più divisibile , a differenza  dell’atomo che può essere scisso in protoni, neutroni ed elettroni . Il concetto  è stato introdotto da Planck ancora nel 1900, è stato ripreso poi da Einstein ed è tutt’oggi sotto studio, a causa dei paradossi che comporta.

Il termine paradosso sembra fuori luogo nel campo della scienza ,perché essa richiede sperimentazione ,verifica e misure precise. Ma le sorprese vedremo che non mancheranno.

Nella fisica classica , quella che si studia a scuola  per intenderci, possiamo sempre misurare con precisione un oggetto: la sua velocità, la sua energia, la sua posizione in un determinato momento.

Un esempio eloquente può essere di immaginare  un velocista : in ogni momento della corsa  è possibile  fermare il cronometro e conoscere  esattamente quanto tempo ha impiegato per compiere il percorso.

Attraverso delle formule fisiche, sarà possibile sapere precisamente a che velocità è andato e persino in quale punto del campo si troverà tra 10 secondi se mantiene la stessa velocità.

Con la fisica quantistica tutto questo non è possibile. Quando parliamo di quanti, possiamo descrivere solo una “rosa di possibilità”.

Riprendendo l’esempio dell’atleta , non sapremo mai qual è esattamente la sua posizione usando delle formule (cioè senza misurarlo direttamente): si avranno invece a disposizione una serie di posizioni in cui potrebbe trovarsi. L’atleta ha una certa probabilità di trovarsi in una di queste posizioni.

In fisica quantistica si dice che un quanto si trova in uno spazio di Hilbert, cioè in uno «spazio di possibilità» e in uno «stato indefinito». In altre parole, c’è la probabilità che il quanto si trovi nel punto A o nel punto B, ma non si avrà mai la certezza di dove si trovi finché non lo misuriamo.

Ora con queste premesse è possibile spiegare l’importante novità introdotta  dallo studio pubblicato su NATURE COMMUNICATIONS.

Quando si parla di  sincronizzazione  si deve pensare a tutti quei fenomeni fisici che fanno parte della nostra vita quotidiana,  fenomeni osservabili , come il funzionamento degli orologi e la trasmissione di corrente elettrica nei cavi.

La sincronizzazione è quindi  un fenomeno universale, che si manifesta nella biologia, nell’ecologia, nella fisica della materia. Essa regola il funzionamento metabolico  delle nostre  cellule , quelle cardiache ,cerebrali facendo emettere impulsi nervosi  in grado di attivare azioni cognitive o motorie.

Mentre il passo successivo è quasi metafisico:  viene definito “entanglement” (intreccio in inglese).Serve a spiegare  quel fenomeno per cui due particelle microscopiche possono trovarsi in uno stato tale che la perturbazione indotta in una delle due particelle determina un cambiamento di stato contemporaneo anche all’altra, anche se molto distante.

Viene quindi postulata la possibilità che esista una interazione fantasma a distanza,tale da determinare il comportamento delle particelle. Questa è una teoria che ha fatto discutere i fisici a partire da Einstein (che non l’ha mai accettata del tutto), per arrivare fino ai giorni nostri, dove invece è riconosciuta come valida nella fisica dell’infinitamente piccolo.

La novità introdotta dagli scienziati dell’Università di  Parma e di Gottinga è aver sviluppato la teoria per cui  la sincronizzazione fra particelle microscopiche, per esempio tra il moto di singoli atomi, produca un potenziamento dell’entanglement stesso, un rafforzamento cioè di quella forza fantasma che governa il comportamento della materia in un gioco di intrecci fra stati e perturbazioni.

La ripercussione pratica più attesa è nello sviluppo dei computer quantistici che già sono basati su entanglement tra diversi gradi di libertà e che sarebbero dunque potenziati nelle loro performance di calcolo e previsione.

La ricerca ha posto quindi gli elementi teorici di contatto  tra la fisica classica e la fisica quantistica, evidenziando che questo tipo di impostazione per lo studio della realtà sia arrivata ad ottenere sempre più una visione interpretativa unica ed unitaria.

Lo studio è apparso sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Communications in formato open access:

  1. Witthaut, S. Wimberger, R. Burioni, M. Timme, Classical synchronization indicates persistent entanglement in isolated quantum systems, Nature Communications Vol. 8, Article number: 14829 (2017); doi:10.1038/ncomms14829
  2. Fonte: Università di Parma

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