Haroche & Wineland
Il Nobel della fisica ai
"cacciatori quantistici" per aver catturato il gatto di
Schodinger. Pietro Greco da l?Unità del
10 ottobre 2012.
HANNO CATTURATO IL
GATTO DI SCHRODINGER. E PER GUESTO HANNO VINTO IL PREMIO NOBEL PER
LA FISICA 2012.1 DUE CACCIATORI QUANTISTICI sono il francese Serge
Haroche, 68 anni, in forze al College de France e all'ecole Normale
Superieure di Parigi, e l'americano David J. Wineland, 68 anni anche
lui e ricercatore sia presso il National Institute of Standards and
Technology sia presso la University of Colorado a Boulder, in
Colorado.
Haroche e Wineland
sono fisici sperimentali, esperti di ottica quantistica. Hanno
lavorato in maniera del tutto indipendente. E hanno messo a punto
due trappole diverse. Ma entrambi sono riusciti in un'impresa che
Erwin Schrodinger pensava impossibile: catturare il suo famoso
gatto. Un'impresa che ha sia una notevole ricaduta teorica, sia,
almeno in prospettiva, una forte ricaduta applicativa. E' grazie
alle loro "trappole" infatti che si faranno probabilmente
salti spettacolari sia nel campo dei computer sia nel campo della
misura del tempo, ovvero nella costruzione di orologi.
Non è il caso di
addentrarsi nelle tecniche che hanno utilizzato. Diciamo solo - con
un minimo di correttezza scientifica - che hanno vinto il premio per
aver realizzato strumenti che consentono di isolare e anche di
manipolare particelle senza modificarne la natura quantistica.
Haroche ha messo a punto trappole per isolare un singolo fotone e
facendolo "interrogare" da atomi senza modificamne la
natura. Wineland, al contrario, ha messo a punto un sistema di
isolamento di singoli ioni (atomi carichi elettricamente) e
interrogandoli con fotoni luminosi. Ma, forse, capiamo di più perchè
hannovinto (rneritatamente) il premio se - come suggerisce la stessa
Fondazione Nobel che glielo ha assegnato - ricorriamo al noto e
talvolta abusato paradosso del "gatto di Schrodinger".
Tutto nasce alla
fine degli anni '20 del secolo scorso, quando nasce la meccanica dei
quanti ed emerge chiara la bizzarra fisica che governa l'universo
alla scala delle particelle microscopiche, quella degli elettroni,
dei fotoni e anche degli atomi. Prendiamo un elettrone: la meccanica
dei quanti ci dice che quando è isolato si trova in una
"superposizione di tutti gli stati possibili". Per esempio
si trova contemporaneamente sulla punta delle mie dita, dentro il
computer di cui sto battendo i testi e in qualche modo anche a
Stoccolma, dove hanno assegnato ii Nobel. Solo quando si effettua
una misura, ovvero quando interagisce con un oggetto macroscopico,
la funzione d'onda collassa, dice la teona quantistica, e
l'elettrone assume una delle condizioni possibili. E quindi, in
pratica, me lo ritrovo qui sulla punta del dito o nel computer
(talvolta può capitare che me lo ritrovi anche a Stoccolma).
Questo
comportamento, che non ha analoghi nel nostro mondo macroscopico,
appare bizzarro anche a molti fisici. Compresi Albert Einstein e il
giovane austriaco che ha elaborato la funzione d'onda che descrive
il comportamento delle particelle quantistiche: Erwin Schrodinger. E
come se chiudendo
in una scatola il mio gatto, diceva Schrodinger, lui fosse
contemporaneamente vivo e morto. Solo quando io o qualcun altro apre
la scatola, lo trova o vivo o morto. II che è paradossale. Sono
convinto, insisteva, che c'è qualcosa che ci sfugge. La realtà
quantistica deve essere diversa da quella descritta, sia pure
ottenendo risultati di estrema precisione, dalla mia funzione. Forse
non sapremo mai come stanno le cose, perchè non riusciremo mai a
"vedere" un elettrone o un fotone o un atomo perfettamente
isolati. Perchè ogni tentativo di osservarlo inevitabilniente fa
collassare la funzione d'onda e perturba il sistema.
Ebbene Schrodinger
aveva torto. II momento in cui è possibile osservare una particella
isolata - degli ioni,
nel caso di Wineland, un fotone nel caso di Haroche - senza
modificarne1a natura quantistica è arrivato . I due hanno
intrappolato il gatto di Schrodinger e ce lo fanno vedere mentre è
contemporaneamente "vivo e morto". O, per uscire dalla
metafora, mentre i pesanti ioni, i leggeri elettroni e fotoni a
massa nulla sono in una superposizione di tutti gli stati possibili.
Si tratta di una svolta della teoria quantistica. Anche Se,
probabilmente, il "problema della misura" e la presenza di
variabili che ci nascondano una realtà più profonda non è stato
ancora risolto.
Intanto le
"trappole" di Wineland e Haroche confermano l'esistenza
degli entanglements, di correlazioni istantanee a distanza, tra
coppie di oggetti quantistici. Per restare nel paradosso dei gatti,
è come se Schr6dinger avesse due gatti gemelli: uno maschio,
l'altro femmina. Ne porta uno a Vienna e l'altro a Roma, chiusi
nelle loro scatole. Mentre viaggiano i gatti, che sono quantistici,
si trovano in una "superposizione di tutti gli stati
possibili": sono, nel medesimo tempo, maschio e femmina. Quando
infine Schr6dinger a Vienna apre la scatola, fa collassare la
funzione d'onda sessuale, e trova che ii suo gatto è femmina, nel
medesimo istante la moglie di Schr6dinger apre la scatola a Roma e
trova che il suo gatto è il maschio.
Anche questi risultati sperimentali consentono di approfondire il dibattito intorno ai fondamenti della meccanica quantistica. Che si conferma teori filosoficamente problematica, ma scientificamente molto precisa. La teoria più precisa mai elaborata in fisica. Le possibili implicazioni dei lavori di Wineland e Haroche sono molti. A Stoccolma ne hanno indicato due. La realizzazione di orologi, manco a dirlo, ultra-precisi. e lo sviluppo dei computer quantistici. Che molti giurano saranno quelli di prossima generazione: con una potenza di calcolo illimitata e di una sicurezza intrinseca inespugnabile
