CRONACA

Meccanica quantistica: oltre il limite del microscopico

Il tamburello dell'esperimento (O'Connell et al. Nature, doi:10.1038/nature08967 )

Un gruppo di scienziati americani è riuscito a realizzare un oggetto, piccolo ma visibile a occhio nudo, che si comporta come un sistema quantistico: è una specie di piccolo tamburello che vibra e non vibra allo stesso tempo.

NOTIZIE – Tra le tante stranezze della meccanica quantistica, la sovrapposizione di stati è una delle più sconcertanti: un oggetto quantistico (cioè submicroscopico) può trovarsi in due stati contemporaneamente. Solo quando viene effettuata una misura il sistema collassa in uno dei due stati: si muove o non si muove, è qui o è là… Il fisico Erwin Schrödinger aveva illustrato questa situazione con il famoso paradosso del gatto: un gatto, chiuso in una scatola collegata con un dispositivo microscopico che può innescare il rilascio di un veleno mortale, può essere, secondo la meccanica quantistica, sia vivo che morto. Il paradosso sta nel fatto che il gatto non è un sistema quantistico e che la sovrapposizione di stati si applica solo ai sistemi formati da poche particelle. Rimane naturalmente il problema di definire che cosa significa “poche” particelle e di dove mettere il confine tra mondo microscopico e mondo macroscopico.
Ora Andrew Cleland e il suo gruppo di ricercatori dell’Università di Santa Barbara in California sono riusciti a costruire un dispositivo macroscopico, costituito da mille milioni di miliardi di atomi (1018 atomi) e visibile a occhio nudo, in grado di trovarsi sia in movimento che fermo. Si tratta di una specie di tamburello, fatto da una listarella di metallo di circa 30 micrometri di lunghezza che vibra quando sottoposta a particolari frequenze, collegata a un circuito elettrico superconduttore che segue le leggi della meccanica quantistica. Il tutto è poi raffreddato a temperature vicine allo zero assoluto (circa un decimo di grado sopra lo zero Kelvin). In queste condizioni il piccolo tamburello viene a trovarsi nel suo stato quantistico fondamentale e la sua energia vibrazionale è nulla. Attraverso il circuito elettrico il tamburello riceve un impulso e comincia a oscillare a una specifica energia. Il circuito quantistico viene quindi messo in uno stato in cui “fornisce” e “non fornisce” l’impulso al tamburello. I ricercatori hanno osservato che effettivamente il tamburello può trovarsi in uno stato in cui “vibra” e “non vibra” simultaneamente.
Questo significa che le leggi della meccanica quantistica non sono confinate a sistemi submicroscopici e agiscono anche a scale superiori. È probabile però che più un sistema sia grande più l’influenza dell’ambiente sia forte e capace di prevalere sullo stato quantistico, quindi le dimensioni sono un fattore importante. I ricercatori hanno intenzione di provare con oggetti più grandi.
Non si sa ancora se questa sia una buona o una cattiva notizia per il gatto di Schrödinger, tuttavia sembra che stati quantistici macroscopici potrebbero fare un po’ di chiarezza nei rapporti, ancora conflittuali, tra meccanica quantistica e gravitazione.
La ricerca è pubblicata su Nature (doi:10.1038/nature08967) e presentata al convegno dell’American Physical Society che si è riunita il 17 marzo a Portland (Oregon).

17 Commenti

  1. Le leggi della fisica classica seguono una struttura dello spazio tempo Euclidea (XYZ,t) dove il tempo e lineare e le cause recedono gli effetti. Tale struttura di riferimento dello spazio tridimensionale e del tempo lineare permette solo una successione di un prima e di un dopo che impedisce l’ esistenza di eventi simultanei se non casuali. La Meccanica quantistica ammette la probabilita di eventi simultanei in cui un sistema che puo trovarsi può trovarsi in uno stato in simultaneamente due azioni coesistono simultaneamente in modo non casuale. Come ha intuito per primo Erwing Schroedinger , un sistema puo esistere in due stati se le particelle vibranti (Fononi) si trovano in uno stato di Entanglement ( sovrapposizione) , e cio significa che l’ insieme
    non risponde piu’ ad una struttura dello spazio tempo Euclidea. Per il fenomeno dell’ Entanglement metta in crisi le nostre concezioni meccaniche che hanno come riferimento consueto la strutura dello spazio tempo Euclideo , in natura le membrane sensoriali lo sfruttano sistematicamente permettendo la transduzione simultanea di segnali acustici e visivi tra le vibrazioni esterne e le sensazioni cerebrali. vedi as es. TRANSDUCTION OF SENSORY SIGNALING : http://www.wbabin.net/science/manzelli7.pdf .
    Putroppo la questione piu’ difficile non e quella di costruire nuovi esperimento ma principalmente consiste nel essere capaci a togliere i pregiudizi mentali di cui e pervasa la tradizione scientifica.
    Paolo Manzelli pmanzelli@gmail.com> : http://www.edscuola.it/lre.html ;www.egocreanet.it

  2. “…il fatto é che noi, poveri mortali, obbligati a sopravvivere in un Mondo Euclideo mal sopportiamo che ne esista un altrio, magari parallelo al nostro, che esula da tale condizione. E non ce ne cale niente!” Infatti se invece di devolvere ingenti somme di denaro per studiare simili baggianate la si evolvesse a migliorare il benessere dell’umanità, ebbene saremmo tutti ricchi e allora si che potremmo dedicare il tempo libero allo studio delle costruzioni…..non Euclidee.!” Ciao e scusate Franco

  3. ..tutti ricchi?? … xchè bisogna sempre cadere nell’utopia; tutti buoni !?? che paradosso … fuori dalle regole delle leggi della fisica.

  4. Essere e non essere, vero e falso, fermo e in movimento, quà e là, e così continuando, coesistono nella meccanica quantistica a causa del principio di sovrapposizione degli stati. Ma questo principio o, il principio di indeterminazione, è conseguenza di che cosa? In fisica, spesso per ignoranza, ricorriamo a dei principi che però discendono da verità più profonde. Così si ammette che un atomo di uranio possa decadere senza alcuna causa, che un elettrone possa saltare senza motivo da una posizione ad un’altra, che la velocità della luce sia costante nel vuoto… che un tamburello microscopico possa vibrare e non vibrare contemporaneamente ma non si cerca di capire perché queste cose si verificano e tanto meno si sospetta che sono fenomeni generati da una stessa causa. Così non si capirà che la gravità è naturalmente quantizzata ed è alla base della meccanica quantistica, che l’energia del vuoto e l’energia oscura sono la stessa cosa e generano, con la presenza dei corpi, la forza di gravità. Non si capirà che un elettrone o un neutrone non generano nè subiscono la gravità, che soltanto un aggregato di molte particelle avverte e genera la gravità con una probabilità tanto più alta quanto maggiore è il loro numero. Il fluido che genera la gravità provoca anche l’espansione accelerata dell’universo, genera le particelle virtuali e quele reali, è alla base del principio di indeterminazione, genera l’inerzia dei corpi, frena le sonde interstellari, pone un limite al valore massimo dell’accelerazione di gravità e così via. Ma i Fisici preferiscono credere che lo spazio sia deformabile, che le sue dimensioni siano più di tre, che il destino dell’universo dipenda dalla densità della massa-energia, che la sua geometria possa essere non euclidea e cose del genere. De gustibus.

    1. @Paolo: quelli che si giocano la logora carta dei “pregiudizi mentali” della scienza (cavolo come saremo arrivati a questo punto con tutti questi pregiudizi mentali!!!) non sono riusciti a portare prove sperimentali soddisfacenti a sostegno delle loro affermazioni.

      @Franco: forse non ci hai mai pensato, come la maggior parte delle persone tra l’altro, ma buona parte degli aggeggi che usi in casa e al lavoro esistono grazie alla ricerca di base in Fisica di qualche decennio fa

      @Domenico: che dire… Dammi il numero del tuo pusher, così mi invento anche io una teoria fisica definitiva che dia la risposta a tutte le domande…

  5. Scusa Domenico, puoi spiegarti meglio? Quali sono le verità più profonde che stanno alla base del principio di indeterminazione, di sovrapposizione, ecc. L’energia oscura (o del vuoto), che a sua volta genera la gravità, ecc.? Ho capito bene?

  6. Riconosco i miei limiti. Non riesco a capire il fenomeno anche se sono molto curioso e vorrei capire. Vorrei però saperese se chi dice di comprenderlo lo fa per fede, perchè così lo dice la “TEORIA” (o gli altri) o se veramente c’è chi (beati loro) riesce a comprendere un qualcosa che “c’è ma non c’è”, “che è qui ma anche la”.
    E’ una questione di intelligenza, di capacità, o di “FIDUCIA” nella teoria (che si sposa con le proprie convinzioni non necessariamente scientifiche) ?
    In sostanza, cosa hanno visto quegli scienziati ?
    Grazie a chi sarà così cortese da rispondermi con una spiegazione comprensibile.

  7. La Geomertrìa Euclidea non rappresenta alcuna realta se non ideale . Infatti Pitagora ed altri filosofi greci la costruirono elaborando concetti astratti come il punto e cioe il contrario di un insieme in quanto il punto equivale a ciò che non ha parti, la linea = lunghezza senza larghezza, la superficie = lunghezza e larghezza ma con spessore nullo, che sono idee evidentemente inesistenti. In seguito Euclide Euclide scrivendo l’opere “Gli Elementi2 , sintetizzò le conoscenze teoriche della geometria greca. e CONGLUSE CON CINQUE POSTULATI LOGICI ARBITRARIAMENTE DEDOTTI. CHE CONDUCONO AL 5° PUSTULATO CHE LE LINEE RETTE POSSONO ESSERE DISEGNATE TRA (-) E (+) INFINIOTO SENZA INCONTRARSI MAI PERCHE NON SI PIEGANO DE DEVIANO . aNCHE QUESTO E CERTAMENTE IMPOSSIBILE. Pertanto perche stupirsi se tale concezione ideale non funziona piu ad es per comprendere il DNA che si struttura come una doppia elica ? Paolo Manzelli pmanzelli@gmail.com ; http://www.edscuola.it ; http://www.egocrea.net

  8. Il Problema che ci troviamo di fronte al ritardo dello sviluppo della societa della conoscenza che sostituira definitivam,ente la societa industriale consiste principalmente nel fatto che ancora molti non si sono accorti o preferiscono non accorgersi che abbiamo raggiunto i limiti delle nostre vecchie ed effermate concezioni. L’ incertezza quantistica del secolo scorso (1927 -Principio di Indeterminazione) e solo un esempio della impossibilita di pensare alla luce dei vecchi paradigmi cognitivi basati su una struttura dello spazio tempo Euclideo dove il tempo e lineare e lo spazio e’ tridimenzionale. Il tempo ciclico della piu’ antica concezione e stato superato dalle logiche della societa industriale ma oggi riaffiora sia nella scienza che nell’arte , dove la bidimensionalita del tempo e dello spazio iniziano ad essere riconcepite come forme indispensabili di realta’ sia nel campo bio-tecnologico che nanotecnologico. vedi ad es :
    http://www.edscuola.it/archivio/lre/tempo_bidimensionale.htm
    La relazione tra spazio e tempo entrambi bidimensionali viene alterata rispetto a qualla consueta che descrive la velocita di un mezzo limitata dalla insuperabile velocita della luce.
    Pertanto l’ ENTANGLEMENT Quantistico , un fenomeno privo di una qualunque analogia nella meccanica classica, con cio abbiamo iniziato la nostra discussione , conduce a concepire possibile la “simultaneita” non casuale degli eventi. e cio permette di capire meglio le attivita di interazione degli eventi biologici che fanno parte della nostra vita di tutti i giorni.

  9. Ciao Pietro,
    capisci che non posso esporre in poche righe come la mia teoria della gravitazione riesce a spiegare e unificare quelli che sono gli attuali punti oscuri della fisica. Se sei davvero interessato ed hai le dovute competenze puoi contattarmi.
    d.annunziata @libero.it

  10. @Piero: forse ti sfugge che quello di Domenico e’ un delirio…

    @Giorgio: il metodo scientifico consiste di due parti:
    una teoria matematica
    e la verifica sperimentale
    Il formalismo matematico ci consente di capire certe cose a un livello che va ben oltre quello che siamo in grado di intuire o immaginare. Bisogna farsi una ragione del fatto che quella che e’ l’esperienza umana ci induce dei preconcetti che rendono difficile accettare che il mondo, a livelli piu’ profondi, si comporti in modo estremamente diverso.
    Tutte le predizioni di una teoria sono sottoposte al controllo dell’esperimento, ed e’ l’esperimento che puo’ dimostrare che una teoria e’ inadatta a descrivere la realta’.

    @Paolo: “tempo bidimensionale”?? :-/
    Comunque la gente puo’ anche continuare a pensare classicamente, visto che questi effetti non li riguardano.. Senno’ poi qualcuno si convince di poter passare attraverso il muro per tunneling 🙂
    E non c’e’ nessun entanglement negli eventi biologici quotidiani…

  11. prego i validi commentatori di “Oggi Scienza” di avere più riguardo per la lingua italiana. Controllate ciò che scrivete. E’ sgradevole, leggere ottime idee e commenti così mal scritti.
    Alfiero

  12. Ogni metodo scientifico e’ incluso in un paradigma di concetti intuitivi che essendo a priori non sono dimostrabili . Il paradigma e quindi come un contenitore che puo’ contenere solo alcune teorie che possono essere dimostrabili o non dimostrabili sulla base di esperimenti. Ad es il paradigma scientifico della scienza meccanica propone alcune teorie sulla luce , considerando la luce come un fatto oggettivo di per se esistente all’ estero del soggetto. Cosi facendo il paradigma della scienza meccanica esclude a priori il fatto che la nostra percezione della luce e’ una sensazione cerebrale che possiamo percepire anche di notte sognando. Un paradigma neuronale, meno riduttivo del paradigma meccanico, comporta la considerazione che anche il cervello e’ una entita’ oggettiva, he pertanto non piu escludibile dal ridefinire teorie ed esperimenti sul significato scientifico della luce.
    Paolo Manzelli ; http://www.edscuola.it/lre.html; http://www.wbabin.net

  13. Paolo, ci sei o ci fai? No, perchè vedo che continui a invadere blog su blog con queste tue robe che, credimi, faccio fatica a prendere sul serio.

  14. kuindi ragazzi? hehehe essendo una donna,vi kiederei di diskuisire in maniera komprensibile anke x la materia grigia …una massa minore,a kuanto dikono gli scienziati,ma piu’ rikka di materia grigia,di sinapsy neuoronali e di kollegamenti tra i due emisferi,nella mente del sesso “debole”…hehehe ke si fa? fate presto xkè il 2012 si avvicina…kome è da sempre…noi donne ke rakkogliamo sl le bake e proteggiamo la kaverna,il nido…ke dovremmo fare …x poter salvare i kuccioli…in kuesto tempo BIDIMENSIONALE? heheh kon stima e simpatia x la vstra ricerca, intelligenza superiore..fatemi sapereeeeeeeeeee..ke ne sara’ di noi..DONNE KAVERNIKOLE? HEHEH grazieeeeeeeeeee.vi saluto ,isabella grandi.(x diventare grandi,bisogna stare kon i grandi!)heheh p.s. vi kiedo skusa x le kappe,x la skrittura in kodice,skorretta…per noi nuuove generaz…ma avendo due figlie ..ho dovuto imparare,applikare kuesta nuova forma di skrittura geroglifika,kuneiforme…ma sl x aprirmi la mente,per nn avere pregiudizii e x velocizzare il tempo….spazio….tridimensionale…essendo in tre…in famiglia.skerzo..ma è vero…è utile x kapire l’universo dei giovani di oggi…anke lì…c’è semp kualkosa di positivo,kualkosa di nuovo,da imparare… heheh

  15. Si parla di macchina quantica macroscopica che permette di osservare ad occhio nudo gli effetti del paradosso…qualcuno di voi ha potuto vedere almeno un video che provi tale esperimento come un fatto reale e non una bufala?
    Io ho cercato un video su tale esperimento ma non ne ho trovati..soltanto chiacchiere..

Rispondi

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: