Nell’ambito della fisica il 2019 può essere stato definito, a buon ragione, l’anno delle “foto impossibili”. Già nell’aprile dello stesso anno, infatti, gli scienziati erano riusciti, per la prima volta in assoluto, a immortalare l‘orizzonte degli eventi, elemento caratteristico dei buchi neri, che consiste nella superficie oltre la quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno.
Solo due mesi più tardi sono riusciti a fornirci anche un’immagine dell‘entanglement quantistico, fenomeno tipico della meccanica quantistica, che non ha equivalente nella fisica classica.
L‘entanglement è un fenomeno che si manifesta quando due particelle facenti parte di un sistema fisico, sono intrinsecamente collegate, al punto che qualsiasi azione o misura che viene effettuata sulla prima, ha un effetto istantaneo sulla seconda, anche se questa si trova a notevole distanza.
Conseguenza di tale fenomeno è che, sotto determinate condizioni, lo stato di un sistema non viene descritto come stato singolo, ma come sovrapposizione di più sistemi, in cui la misurazione effettuata su uno di questi influenza gli altri.
Tale effetto è già sfruttato in campi fondamentali della tecnologia come, ad esempio la crittografia, che si occupa di rendere sicure le trasmissioni, eppure non si era mai riusciti a ottenerne una prova visiva.
A riuscire in quest’impresa è stato un team di ricercatori dell’Università di Glasgow, i quali hanno fotografato l’entanglement tra due fotoni che interagiscono e, per un istante, condividono lo stesso stato fisico, e hanno poi pubblicato le immagini sulla rivista Sciences Advances. In queste foto è possibile osservare come le due particelle, pur separate e distanti, si erano spostate nello stesso modo.
La ricerca ha, soprattutto, fornito una conferma sperimentale della violazione della disuguaglianza di Bell, che rappresenta un contributo fondamentale della meccanica quantistica. La teoria, elaborata nel 1964 dal fisico John Stewart Bell, si contrapponeva all’argomentazione avanzata nel 1935 da Einstein, Podolsky e Rosen, esperimento mentale noto come Paradosso EPR secondo il quale il fenomeno dell’entanglement era da considerarsi paradossale, in quanto in contraddizione con la relatività ristretta, e più in generale, col principio di località.
I tre scienziati, infatti, imputarono tale fenomeno alla presenza di variabili o proprietà delle particelle quantistiche non incluse nella teoria quantistica in quanto ancora sconosciute (“variabili nascoste”). Il teorema di Bell ha, invece, dimostrato che la fisica quantistica è incompatibile con la teoria delle variabili locali nascoste, dal momento che assumere che da quest’ultime dipendeva il risultato delle misure effettuate su una coppia di particelle intrinsecamente collegate voleva dire operare una forzatura nella spiegazione su come queste particelle fossero collegate, forzatura in seguito chiamata Disuguaglianza di Bell.
Di conseguenza, l’unica possibilità era assumere che tali variabili nascoste fossero “non locali”, ovvero in qualche maniera associate alle particelle che si influenzano a vicenda anche a grande distanza.
La ricerca degli scienziati di Glasgow ha dato conferma alla violazione della disuguaglianza di Bell, e perciò, all’esistenza dell’entanglement quantistico. Ma, oltre che in campo teorico, sono interessanti nella stessa misura le sue implicazioni pratiche: questo risultato ha, infatti, aperto la strada a nuovi approcci per il settore emergente del quantum imaging e può risultare molto utile per i computer quantistici.
Fonti:
www.wired.it
www.ilsole24ore.com
ricerca e divulgazione espressa con competenza e padronanza della materia e di linguaggio tale da essere accessibile a tanti è oltreché aggiornatissimo. Complimenti.
Ottima sintesi! La disuguaglianza di Bell riguarda la correlazione tra le misure fatte sulle due particelle. La correlazione quantistica è leggermente più alta di quella classica. Di qui la difficoltà della rilevazione sperimentale.
Bravo ad averla ricordata!