Einstein si è sbagliato? Due nuovi esperimenti quantistici potrebbero finalmente risolvere uno dei più grandi dibattiti della fisica

Una disputa scientifica vecchia di quasi un secolo sembra ormai prossima alla conclusione, in quanto i risultati di due nuovi esperimenti quantistici potrebbero chiarire quale delle teorie opposte di Einstein e Bohr fosse corretta, aprendo un nuovo capitolo nella storia della fisica quantistica.

Albert Einstein è una delle più grandi figure della fisica moderna, le cui teorie hanno rimodellato in modo fondamentale la nostra comprensione dell’universo e del funzionamento del mondo. Secondo un articolo di Popular Mechanics, tuttavia, sembra che un dibattito di lunga data tra Einstein e Bohr sugli esperimenti quantistici sia stato finalmente risolto – e questa volta, Bohr sembra aver avuto ragione.

Le radici di un dibattito leggendario

Gli anni ’20 sono spesso considerati un’età d’oro della scienza. Durante questo decennio, fu confermata la teoria della relatività generale di Einstein, fu scoperta la penicillina, fu dimostrata l’esistenza di altre galassie e furono gettate le basi teoriche della moderna meccanica quantistica. Questa rivoluzione scientifica ha anche dato vita a dibattiti accesi, il più famoso dei quali fu lo scontro tra Albert Einstein e Niels Bohr.

Al centro della disputa c’era il cosiddetto principio di complementarità. Questa teoria afferma che un fotone non può presentare contemporaneamente un comportamento di tipo particellare e ondulatorio. In altre parole, possiamo misurare il percorso del fotone o osservare il modello di interferenza che produce, ma non entrambe le cose allo stesso tempo.

Einstein non era d’accordo. Credeva che, utilizzando una speciale configurazione sperimentale, entrambe le proprietà potessero essere dimostrate simultaneamente. La sua idea prevedeva un dispositivo montato su una molla che avrebbe determinato attraverso quale fenditura passava il fotone, mentre il modello di interferenza avrebbe continuato a rivelare la sua natura ondulatoria. Bohr, tuttavia, sosteneva che il principio di incertezza della meccanica quantistica lo rendeva impossibile.

• La scoperta del mondo quantistico potrebbe riscrivere le ben note leggi della fisica.

I moderni esperimenti quantistici potrebbero fornire la risposta

Per decenni, la domanda è rimasta senza risposta. Ora, però, due esperimenti quantistici consecutivi – uno al MIT e l’altro all’Università di Scienza e Tecnologia della Cina (USTC) – potrebbero finalmente porre fine al dibattito.

Il ricercatore del MIT Wolfgang Ketterle e il suo team hanno creato un esperimento a doppia fenditura ‘idealizzato’. Hanno utilizzato singoli atomi come fenditure e hanno applicato una luce estremamente debole, in modo che ogni atomo diffondesse solo un singolo fotone. Il risultato è stato chiaro: più informazioni si ottengono sul percorso del fotone, più debole diventa il modello di interferenza. Questo è esattamente ciò che Bohr aveva previsto: le due proprietà si escludono a vicenda.

All’USTC, i ricercatori hanno intrappolato un atomo di rubidio usando delle pinzette ottiche e hanno controllato il suo stato quantico con laser e forze elettromagnetiche. Hanno diffuso la luce in due direzioni e hanno scoperto che la determinazione precisa del percorso del fotone cancellava qualsiasi traccia di comportamento ondulatorio. Ancora una volta, la teoria di Bohr fu confermata.

Einstein si sbagliava – ma cosa significa questo per il futuro?

Nonostante ciò, è importante sottolineare che l’apparente sconfitta di Einstein in questo dibattito non lo rende meno geniale. La scienza progredisce attraverso il dubbio e la domanda, e l’approccio critico di Einstein ha anche contribuito a una comprensione più profonda della meccanica quantistica.

Chao-Yang Lu, uno dei leader del team di ricerca cinese, ha detto che è mozzafiato osservare la meccanica quantistica che opera a un livello così fondamentale. Come ha spiegato, il contro-argomento di Bohr è stato brillante, ma per quasi un secolo l’esperimento di pensiero è rimasto puramente teorico, fino a quando la tecnologia ha finalmente reso possibile la sperimentazione pratica.

I ricercatori non si fermano qui. Hanno in programma di utilizzare questi nuovi metodi sperimentali per esplorare fenomeni meno noti del mondo quantistico, come il rapporto tra decoerenza ed entanglement, che potrebbe rivelarsi cruciale per lo sviluppo dei futuri computer quantistici.