L’enigma dei confini tra fisica quantistica e realtà macroscopica
Nel cuore della fisica moderna, una delle domande più profonde e ancora senza risposta definitiva riguarda il punto esatto in cui l’universo quantistico sfuma nella realtà classica che percepiamo ogni giorno. Questo confine, spesso descritto come sfuggente e sottile, è al centro di esperimenti condotti nei luoghi più silenziosi del nostro pianeta, come il laboratorio diretto da Hendrik Ulbricht all’Università di Southampton, nel sud dell’Inghilterra.
In questo ambiente estremamente controllato, dove le vibrazioni sono assorbite da una lastra di granito da una tonnellata e le temperature si avvicinano a quelle dello spazio profondo, i ricercatori cercano di comprendere fino a che punto si estendono gli effetti quantistici. Tecnologie derivate dagli osservatori di onde gravitazionali vengono riadattate per catturare anche i più piccoli segnali di entanglement e sovrapposizione.
La natura duale della realtà: quantistica e classica
Nel mondo quantistico, regnano ambiguità e indeterminazione. Una particella può esistere simultaneamente in più stati, finché l’osservazione non obbliga il sistema a “scegliere” una condizione. Fenomeni come la sovrapposizione e l’entanglement dimostrano che due particelle possono comportarsi come un sistema unico, anche a distanza, come mostrato dagli esperimenti con fotoni e elettroni negli ultimi decenni.
Ma quando questi comportamenti si manifestano in sistemi macroscopici, come nel caso di un cristallo di zaffiro, le certezze della fisica classica iniziano a vacillare. Alcuni esperimenti recenti, come quelli pubblicati su Nature Physics e Physical Review Letters, dimostrano che oggetti formati da trilioni di atomi possono essere messi in stato di sovrapposizione quantistica, sfidando le intuizioni di Niels Bohr e Albert Einstein.
La decoerenza: il passaggio dall’incertezza all’ordine
Il punto di rottura tra i due mondi è probabilmente rappresentato dal fenomeno della decoerenza. Quando un sistema quantistico interagisce con l’ambiente, anche in modo minimo, perde le sue proprietà quantistiche e si comporta secondo le leggi della fisica classica. È come se l’universo, osservando anche indirettamente, costringesse l’oggetto a “decidersi”.
Il problema, come sottolineato da Markus Arndt dell’Università di Vienna, è che non esiste una soglia chiara. Non sappiamo quanto grande o complesso debba essere un oggetto prima che la meccanica quantistica smetta di descriverlo. Alcuni modelli suggeriscono che la gravità stessa potrebbe giocare un ruolo chiave nel collasso della funzione d’onda, una teoria esplorata da Roger Penrose.
La sfida futura: unificare i due mondi
La fisica contemporanea sta attraversando una fase cruciale, dove si cerca di estendere le leggi quantistiche a oggetti sempre più grandi, per capire se esiste davvero una linea divisoria, o se tutto l’universo, in fondo, è profondamente quantistico. I prossimi esperimenti, come quelli previsti dal progetto MAQRO dell’ESA, tenteranno di testare queste teorie nello spazio, dove l’isolamento ambientale è naturalmente molto elevato.
La risposta definitiva potrebbe riscrivere il nostro modo di concepire la realtà stessa, unendo finalmente la meccanica quantistica e la relatività generale, due pilastri ancora inconciliati della fisica moderna.
