Fisica quantistica: possiamo salvare il gatto di Schrodinger

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Innanzitutto perdonate il titolo scherzoso, ma non è nemmeno farina del mio sacco è stata la stessa Università di Yale a dare in questo modo la notizia, ovviamente nel lavoro scientifico pubblicato su Nature il titolo è molto più serioso e del gatto di Schrodinger non c’è traccia: cogliere e invertire un salto quantistico al volo.
Il gatto di Schrodinger è sicuramente l’esperimento mentale più famoso della fisica, tutti lo hanno sentito nominare, mantenendo il tono scherzoso sottolineo esperimento mentale, nessun gatto è stato mai nemmeno maltrattato, figuriamoci ucciso.
Nella forma più semplice abbiamo un gatto in una scatola, finché la scatola non viene aperta non sappiamo se sia vivo o morto, se il gatto fosse una particella subatomica quello che afferma la fisica quantistica è che in realtà il gatto non è né vivo né morto, anzi più precisamente è sia vivo che morto, solo quando si apre la scatola “sceglie” uno dei due stati, questo esperimento viene utilizzato per spiegare il concetto della sovrapposizione quantistica di due stati opposti fra loro (l’essere vivo o morto) e l’indeterminazione, altro cardine della fisica quantistica.



In realtà l’esperimento mentale è un pochino più complesso di così, nella famosa scatola abbiamo un gatto, una piccolissima quantità di una sostanza radioattiva e una fiala di veleno che è collegata a un apparato che rilascia il veleno solo se uno degli atomi della sostanza radioattiva si disintegrerà (decadimento radioattivo), il senso dell’esperimento è che il gatto è un oggetto del mondo macroscopico che effettua un’osservazione del fenomeno quantistico (il suo destino dipende dal decadimento o meno di un atomo), proprio come avviene negli esperimenti di fisica quantistica in cui gli strumenti di osservazione appartengono al mondo macroscopico, questo comporta tutta una serie di problemi “filosofici” e di diverse interpretazioni che cercano di risolverli, non vi entrerò sia perché tutte le sfumature sono superiori alle mie modeste forze sia perché questo non è un manuale divulgativo di fisica quantistica.
Il punto è che uno dei cardini della teoria è che non c’è modo di sapere se in un’ora nella scatola avverrà il decadimento di un atomo perché avviene in maniera completamente casuale e imprevedibile così come avviene per il cambio di stato di una particella conosciuto come salto quantico. Ora però i fisici di Yale del laboratorio del professor Michel Devoret e in particolare l’autore principale Zlatko Minev che ha proposto l’esperimento hanno verificato che i salti quantistici non sono così improvvisi e impredicibili, per essere più precisi nel lungo  termine rimangono impredicibili, quindi non viene stravolta tutta la fisica quantistica, ma quando sta per succedere abbiamo un preavviso.



Lo stesso Minev ce lo spiega con una analogia comprensibile per tutti, quella dell’eruzione dei vulcani, non possiamo sapere in anticipo quando un vulcano erutterà, ma nell’immediatezza dell’eruzione abbiamo dei segnali di quanto sta per accadere, una piccola finestra di preavviso che è di fondamentale importanza per salvare vite.
Aldilà della conoscenza che applicazioni pratiche potrebbe avere questa scoperta (a parte salvare il povero gatto di Schrodinger ovviamente) ? Mai sentito parlare di computer quantistici? I salti quantistici e la loro imprevedibilità, a detta degli esperti del settore, sono una delle maggiori difficoltà nel trattare le informazioni quantistiche e gli errori, la scoperta effettuata a Yale potenzialmente potrebbe avere delle ripercussioni enormi in questo campo.
Se siete interessati al lato più tecnico della notizia, cioè qual è il famoso segnale di avvertimento, mi limito a dire che il momento in cui avverrà un salto quantico rimane imprevedibile, ma che tutti i salti quantici avvengono allo stesso modo, con una sequenza di eventi ben definita, non entro nella descrizione dell’apparato costruito per effettuare l’esperimento ma vi si osservano atomi eccitati da microonde emettere fotoni, i ricercatori si sono accorti che subito prima che avvenga un salto quantico l’emissione di fotoni si arresta.

Roberto Todini 

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