CORSO DI MECCANICA QUANTISTICA: 3 Esperimenti Chiave e Entanglement

 

3 Esperimenti Chiave e Entanglement
porte sul mondo invisibile

La Meccanica Quantistica non è soltanto una teoria astratta: è un laboratorio di sorprese, dove gli esperimenti rivelano comportamenti delle particelle che sfidano la nostra intuizione quotidiana. Alcuni esperimenti hanno segnato la storia della fisica, costringendoci a ripensare il concetto stesso di realtà.

L’esperimento della doppia fenditura: quando la particella diventa onda

Immaginate di inviare un fascio di elettroni o fotoni verso una barriera con due sottili fenditure. Dietro la barriera, uno schermo registra dove le particelle arrivano. Sorprendentemente, anche se le particelle vengono lanciate una alla volta, sullo schermo appare un pattern di interferenza, tipico delle onde.

Cosa significa? Ogni particella sembra attraversare entrambe le fenditure contemporaneamente, interferendo con se stessa. Questo esperimento mostra chiaramente la natura ondulatoria delle particelle e introduce il concetto di sovrapposizione quantistica: un oggetto può trovarsi in più stati allo stesso tempo, finché non lo osserviamo.

Il gatto di Schrödinger: un paradosso vivo… e morto

Erwin Schrödinger propose un esperimento mentale per illustrare la stranezza della sovrapposizione. Un gatto chiuso in una scatola con un dispositivo radioattivo che potrebbe liberare veleno è, secondo la Meccanica Quantistica, contemporaneamente vivo e morto finché non apriamo la scatola.

Questo paradosso mostra come l’osservazione influenzi la realtà a livello quantistico. Lo stato del gatto, come di qualunque sistema quantistico, non è definito fino a quando non interagiamo con esso, mettendo in discussione l’idea di una realtà assoluta e indipendente dall’osservatore.

Gli esperimenti di Bell: quando la realtà diventa intrecciata

Negli anni ’60, John Bell propose un metodo per verificare se le particelle possedessero proprietà definite indipendentemente dalla misura. I suoi esperimenti coinvolgono coppie di particelle entangled, legate in modo che lo stato di una determini quello dell’altra, anche se separate da grandi distanze.

I risultati furono sorprendenti: le correlazioni osservate violavano le disuguaglianze classiche, dimostrando che non esiste una spiegazione locale e deterministica. In altre parole, la Meccanica Quantistica prevede fenomeni di non-località, dove la realtà di una particella è intimamente legata a quella di un’altra, indipendentemente dalla distanza.

Entanglement e teletrasporto quantistico: legami invisibili

L’entanglement quantistico mostra che due particelle possono essere profondamente correlate: lo stato di una non può essere descritto senza considerare lo stato dell’altra, anche se sono lontanissime. Questo legame misterioso permette il teletrasporto quantistico, cioè il trasferimento dello stato quantistico di una particella a un’altra senza muovere materia fisica, sfruttando la misura dell’entanglement e una comunicazione classica dei risultati.

Perché conta

Questi esperimenti non sono solo curiosità teoriche. L’entanglement e il teletrasporto quantistico aprono le porte a comunicazioni sicure e a reti quantistiche, oltre a mostrare che il mondo microscopico è intrecciato, probabilistico e sorprendentemente connesso. La realtà quantistica è molto più sottile e interrelata di quanto l’esperienza quotidiana possa suggerire.