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2000 atomi in due posti contemporaneamente

02.10.2019

Un team di scienziati dell'Università di Vienna e dell'Università di Basilea ha testato il principio della sovrapposizione quantistica su scala più ampia nella storia della scienza. Enormi molecole complesse, costituite da duemila atomi, sono state poste in uno stato di sovrapposizione, pur trovandosi in due posti contemporaneamente, secondo le bizzarre leggi della meccanica quantistica. Questo risultato è una pesante conferma della manifestazione della sovrapposizione, che è il "cuore" di tutte le tecnologie quantistiche, che, a sua volta, funge da serio limite per l'ulteriore sviluppo di molte teorie alternative.

Ricordiamo ai nostri lettori che il principio di sovrapposizione è uno dei principali "pilastri" della meccanica quantistica, che è conseguenza di una delle equazioni fondamentali, l'equazione di Schrödinger. Questa equazione descrive le particelle quantistiche in base alle loro funzioni d'onda, che sono molto simili alle funzioni che descrivono le onde concentriche sulla superficie dell'acqua. Tuttavia, a differenza delle onde sulla superficie dell'acqua, che sono una manifestazione del comportamento collettivo e dell'interazione di molte molecole, le onde quantistiche possono essere associate a singole particelle.

Un esempio della natura ondulatoria delle particelle quantistiche è un esperimento con due fenditure situate molto vicine l'una all'altra, attraverso le quali passa simultaneamente un'"onda" di una particella. Dopo aver attraversato le fessure, le onde si sommano e l'onda particella acquisisce nuovamente la sua integrità. Questo effetto è già stato dimostrato per fotoni, elettroni, neutroni e persino singoli atomi.

Nei loro esperimenti, gli scienziati hanno utilizzato la più grande molecola disponibile C707H260F908N16S53Zn4, che consiste in un totale di 40mila protoni, neutroni ed elettroni, e ha una massa pari a 25mila masse atomiche. Per sintetizzare tali molecole, sono stati utilizzati metodi speciali che hanno reso queste molecole sufficientemente stabili da formare un raggio diretto all'interno di una camera ad ultra alto vuoto. La verifica della natura quantistica di tali particelle massicce richiedeva l'uso di un interferometro, lungo due metri, a disposizione dell'Università di Vienna.

Secondo una delle teorie alternative, che funge da ponte tra la fisica classica e la meccanica quantistica, la durata del dominio della funzione d'onda di una particella diminuisce in proporzione diretta alla massa di questa particella. Questo, a sua volta, limita anche il tempo di permanenza della particella nello stato di sovrapposizione quantistica.

Nei loro esperimenti, gli scienziati hanno scoperto che enormi molecole erano in uno stato di sovrapposizione per 7 millisecondi di tempo, abbastanza a lungo da non lasciare nulla di intentato dalla teoria di cui sopra e da una serie di altre teorie e modelli alternativi.

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