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La scoperta del mondo quantistico potrebbe riscrivere le note leggi della fisica
Un recente esperimento getta nuova luce sul funzionamento del mondo quantistico: gli scienziati hanno creato fotoni che possono essere descritti simultaneamente in 37 dimensioni diverse. Questa scoperta non solo spinge i confini di ciò che è attualmente conosciuto nella fisica quantistica, ma dimostra anche che la realtà è molto più complessa di quanto la fisica classica ci abbia fatto credere.
Nel corso della storia della fisica, ci sono state scoperte che sfidano fondamentalmente il modo in cui comprendiamo la realtà. Come evidenziato in un articolo di Popular Mechanics, il regno quantistico è proprio un’area di questo tipo: un livello di esistenza invisibile, ma onnipervadente, dove non sempre si applicano le regole consuete.
Qui, le particelle non si trovano necessariamente dove ‘dovrebbero’ essere, il rapporto tra causa ed effetto può diventare confuso ed emergono fenomeni semplicemente inimmaginabili dalla prospettiva della fisica classica. La ricerca degli ultimi anni dimostra sempre più che il mondo quantistico opera secondo una logica molto diversa dalla realtà che viviamo ogni giorno.
Lo scontro tra fisica classica e quantistica
La fisica classica descrive il mondo come prevedibile e governato da leggi fisse. Gli oggetti sono influenzati dall’ambiente circostante e le relazioni causali sono dirette e tracciabili, in netto contrasto con il mondo quantistico.
Uno degli esempi più noti è l’entanglement quantistico. Questo fenomeno dimostra che due particelle possono essere collegate indipendentemente dalla distanza che le separa. Un cambiamento di stato di una particella può influenzare istantaneamente l’altra, come se la distanza fosse irrilevante: una stranezza che da sola solleva profonde domande sulla natura della realtà.
La non località e i paradossi del mondo quantistico
L’entanglement quantistico porta direttamente ad uno dei concetti fondamentali della fisica quantistica: la non località. La non località significa che le particelle non si comportano esclusivamente sotto l’influenza del loro ambiente immediato; possono anche influenzarsi a distanza.
Questo paradosso è illustrato dal paradosso di Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), che dimostra che la teoria quantistica non può essere spiegata in modo localmente realistico. In alcuni casi, le descrizioni matematiche portano a conclusioni apparentemente assurde, in cui la logica classica si rompe del tutto – a volte suggerendo persino, matematicamente, che 1 è uguale a -1. Questi paradossi giocano un ruolo chiave nella comprensione di quanto sia diverso il funzionamento del mondo quantistico.
37 dimensioni in una singola particella
Uno degli studi più recenti mirava ad esplorare i limiti del comportamento non classico nel mondo quantistico. Gli scienziati hanno creato fotoni che potevano essere descritti lungo 37 dimensioni diverse. Queste dimensioni non rappresentano nuovi mondi fisici, ma piuttosto diversi stati quantistici e parametri di riferimento lungo i quali si può esaminare il comportamento delle particelle.
Proprio come l’esperienza umana è costruita su tre dimensioni spaziali e una dimensione temporale, questi fotoni esistevano lungo assi di descrizione multipli e paralleli. La differenza è che le dimensioni quantistiche sono astratte, legate a parametri matematici e fisici piuttosto che a direzioni direttamente percepibili.
Nell’esperimento, una variante del paradosso GHZ è stata codificata nella luce coerente. L’uniformità del colore e della lunghezza d’onda della luce ha permesso di manipolare i fotoni con una precisione straordinaria. Di conseguenza, i ricercatori sono riusciti a riprodurre lo stato quantistico più non convenzionale osservato finora.
Cosa rivela questo sul mondo quantistico?
Secondo i ricercatori, i risultati suggeriscono che la fisica quantistica è ancora lontana dall’essere pienamente compresa. Sebbene la teoria esista da oltre un secolo, è molto probabile che abbiamo solo scalfito la superficie del vero funzionamento del mondo quantistico.
L’indagine sugli stati quantistici ad alta dimensione potrebbe aprire nuove strade di ricerca e aiutarci a comprendere meglio i principi alla base dei fenomeni quantistici. Gli scienziati sperano che queste scoperte aprano la strada a scoperte ancora più sorprendenti e davvero notevoli in futuro.