Le stranezze del mondo dei quanti

Un esperimento che mostra come delle gocce d’olio possono muoversi in un fluido grazie alle onde che esse generano ha portato i fisici a riconsiderare l’idea che qualcosa di simile può permettere alle particelle di comportarsi come delle vere e proprie onde.

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Effetto tunnel quantistico su scale dell’attosecondo

Un gruppo internazionale di scienziati che lavorano nel campo della fisica “ultra veloce” ritiene di aver risolto un mistero della meccanica quantistica. I risultati di questo studio, pubblicati su Nature Physics, suggeriscono che l’effetto tunnel quantistico è in realtà un processo istantaneo. 

Di che cosa è fatta la luce: onde o particelle?

Si tratta di una delle domande fondamentali che ha da sempre affascinato i fisici sin da quando è nata la scienza sperimentale. La meccanica quantistica afferma che i fotoni, cioè le particelle di luce, sono particelle e onde simultaneamente. Oggi, alcuni fisici dell’Università di Bristol danno una nuova dimostrazione del dualismo onda-particella che è stato descritto da Richard Feynman come ‘uno dei misteri reali della meccanica quantistica’.

La storia della Scienza è stata caratterizzata da un intenso dibattito in merito al dualismo onda-particella. Isaac Newton fu un grande ammiratore della teoria particellare mentre James Clerk Maxwell dava credito alla versione ondulatoria della luce. Le cose cambiarono nettamente nel 1905, quando Albert Einstein dimostrò che era possibile spiegare l’effetto fotoelettrico assumendo che la luce è composta di particelle: i fotoni. Questa scoperta ebbe un grosso ritorno nella Fisica dato che contribuì più tardi allo sviluppo della meccanica quantistica, la più accurata delle teorie scientifiche mai formulata. Nonostante il suo successo, quello della meccanica quantistica è un mondo decisamente bizzarro e dove i fenomeni fisici vanno contro il senso comune. Ad esempio, la teoria quantistica afferma che una particella, un fotone, si può trovare in punti diversi nello stesso istante, esattamente come un’onda. Da qui la nozione del dualismo onda-particella che è alla base di tutti i sistemi quantistici. Ma in maniera sorprendente, quando un fotone viene osservato esso si comporta sia come una particella che come un’onda. Tuttavia, entrambi gli aspetti non sono ma stati osservati simultaneamente. Il fotone esibisce l’uno o l’altro aspetto in funzione del tipo di misura che viene eseguita. Ora questi fenomeni così peculiari sono stati analizzati sperimentalmente negli ultimi anni utilizzando delle apparecchiature che permettono di scambiare le misure favorendo la natura particellare e ondulatoria della luce. Di recente, un gruppo di ricercatori dell’Università di Bristol hanno realizzato un nuovo esperimento che è in grado di misurare simultaneamente il comportamento particellare e ondulatorio della luce. Lo strumento si basa sul principio di non località, un altro aspetto decisamente bizzarro della meccanica quantistica. I risultati dell’esperimento, apparsi su Science, dimostrano una forte non località, in altre parole il fotone si comporta contemporaneamente come un’onda e una particella e permettono così di scartare quei modelli in base ai quali il fotone viene considerato o come un’onda oppure come una particella.

[Press release: Bristol scientists perform new experiment to solve the ‘one real mystery’ of quantum mechanics]