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).
