Entanglement quantistico finalmente paparazzato!

entanglement

Una foto che entra nella storia della scienza

 

  In questo periodo, un team di ricercatori dell’Università di Glasgow ha ottenuto per la prima volta nella storia della scienza un’immagine dell’entanglement quantistico. Tale fenomeno non ha un analogo nella fisica classica e implica, all’interno della stessa meccanica quantistica, alcuni paradossi.

Ma che cos’è l’entanglement?

 

  Immaginiamo di avere a disposizione due particelle microscopiche che inizialmente interagiscono tra di loro e in seguito vengono separate. Secondo la teoria della meccanica quantistica, i loro stati possono risultare legati (o meglio, “intrecciati”, da cui entanglement) in modo da causare “azioni fantasma a distanza”: anche se molto distanti, qualsiasi cambiamento dello stato di una delle due particelle si ripercuoterebbe istantaneamente sull’altra. In linea teorica, ciò corrisponde a interpretare lo stato di un sistema come sovrapposizione di vari stati.

Meccanica quantistica e filosofia

 

  Lo stesso Schrödinger ha teorizzato un tale fenomeno, definendolo caratteristico della meccanica quantistica. Tuttavia, l’entanglement è alla base di uno dei più famosi paradossi della fisica moderna, dovuto a Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen e noto in letteratura come paradosso EPR o Einstein-Podolsky-Rosen (1935): se un sistema quantistico (quindi fatto da particelle molto piccole) obbedisce a tre principi molto ragionevoli, allora i risultati sono contraddittori.

In particolare, i tre studiosi avevano assunto che oggetti distanti non si potessero influenzare a vicenda, che le proprietà misurabili fossero reali e non emergessero solo al momento dell’esperienza e che la meccanica quantistica fosse completa, ovvero che si potesse stabilire all’interno della teoria la verità di qualsiasi affermazione fatta in questo “linguaggio”.

L’unica condizione che, secondo gli autori, fosse falsificabile era la terza. Ciò ha portato i tre studiosi a ritenere che la meccanica quantistica fosse una teoria incompleta con variabili nascoste, in quanto non in grado di spiegare tutti i fenomeni con le variabili a disposizione.

In realtà, studi seguenti hanno dimostrato che l’errore di fondo era la compatibilità dei primi due assunti. Difatti, nel 1964 il fisico nordirlandese John Stewart Bell ha provato che non esiste alcuna teoria fisica in cui corpi distanti non interagiscano e con variabili nascoste in grado di replicare i risultati della meccanica quantistica.

L’entanglement e l’equazione di Dirac

  Il problema dell’entanglement è formulato matematicamente da un’equazione (ad essere precisi, da quattro equazioni valide contemporaneamente) a derivate parziali, formulata da Dirac. Questa è erroneamente chiamata “equazione dell’amore” (e si trova anche scritta in modo sbagliato), anche se la descrizione dell’effetto in qualche modo giustifica la gaffe. In realtà, questo risultato non è nemmeno applicabile a una coppia di innamorati, in quanto è valida solo per sistemi microscopici.

2019: non solo la prima foto dell’entanglement

  All’inizio di aprile di quest’anno, il progetto internazionale EHT (Event Horizon Telescope) è riuscito ad ottenere la prima immagine di un buco nero, precisamente quello al centro della galassia Messier 87. Molte persone hanno preso parte al progetto, ma l’immagine è merito, per la maggior parte, degli algoritmi creati dall’informatica statunitense Katie Bouman.

Il buco nero M87*, al centro della galassia Messier87

Anche quest’immagine è entrata a pieno diritto nella storia della scienza… e il 2019 non è ancora finito, che anno per la scienza!

A cura di Marco Ravenna, il Pesce Chirurgo

 

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