Scienziati avvicinano la meccanica quantistica al mondo di tutti i giorni
La prova della natura quantistica ondulatoria delle grandi molecole organiche è stata presentata nella rivista Nature Communications da un team internazionale di fisici. Queste scoperte potrebbero rappresentare un passo in avanti verso la riduzione dell'interferenza quantistica su una scala più grande di quanto fatto finora. L'interferenza quantistica, in base alla quale singole particelle in forma ondulatoria attraversano la propria traiettoria e interferiscono con la direzione in cui stanno viaggiando, è uno dei concetti più impegnativi nella teoria quantistica. Migliorare la comprensione di questi principi è importante nel campo della scienza dell'informazione quantistica, che ha delle applicazioni nell'informatica quantistica. Proprio come la luce, la materia esibisce sia proprietà ondulatorie che corpuscolari nelle giuste circostanze. Tuttavia, oggetti massicci esibiscono lunghezze d'onda molto piccole, così piccole che in effetti è abbastanza inutile pensare a loro in modo ondulatorio. Ma per alcuni oggetti, la lunghezza d'onda può essere osservabile e significativa, come dimostrato dagli esperimenti della doppia fenditura con gli elettroni. Markus Arndt dell'Università di Vienna in Austria e i suoi colleghi hanno osservato delle onde quantiche in molecole organiche sintetiche composte da un massimo di 430 atomi. Esse dimostrano che, in complessi molecolari enormi con oltre 1000 gradi interni di libertà, la coerenza quantistica, che permette l'interferenza ferma, può essere ottenuta. Queste molecole organiche erano comparabili come misura e complessità alle molecole di insulina e mostravano molte caratteristiche degli oggetti classici. Tuttavia, nell'esperimento che era una versione semplificata del paradosso del gatto di Shrödinger, esse potevano esistere non tanto come oggetti, ma piuttosto come nubi di possibilità di essere qui e là e ovunque nello stesso momento. E quando gli scienziati li hanno osservati, le possibilità sono collassate su posizioni definitive. Proprio come il gatto di Shrödinger posto in una scatola sigillata non è né vivo né morto, ma è una spettrale miscela delle due possibilità, e non è possibile sapere quale è vera senza guardare. L'importanza del dualismo onda particella è che tutto il comportamento della materia può essere spiegato mediante l'uso di un'equazione differenziale che rappresenta una funzione d'onda: l'equazione di Shrödinger. Questa capacità di descrivere la realtà sotto forma di onde rappresenta il cuore della meccanica quantistica. Mentre la matematica, anche se complicata, porta a previsioni accurate, il significato fisico di queste equazioni è molto più difficile da comprendere. Il tentativo di spiegare ciò che il dualismo onda particella "significa realmente" è ancora un punto chiave nel dibattito nella fisica quantistica. Oltretutto, rimane la domanda: quanto lontano ci possiamo spingere con questo? L'articolo conclude dicendo che queste scoperte "aprono una nuova finestra per gli esperimenti quantistici con le nanoparticelle in una classe di complessità comparabile a quella delle piccole proteine, e dimostrano che si può creare e mantenere un'alta coerenza quantistica con [complessi] sistemi termici."Per maggiori informazioni, visitare: Universität Wien http://www.univie.ac.at/en/ Nature Communications http://www.nature.com/ncomms/index.html
Paesi
Austria, Svizzera, Germania, Stati Uniti