Fin dal famoso esperimento mentale noto come “Il Gatto di Schroedinger”, portato alla ribalta da Erwin Schroedinger nel 1935, i fisici di tutto il mondo hanno cercato di creare un sistema che permettesse di riprodurre le regole della meccanica quantistica applicate al macro mondo, agli oggetti di tutti i giorni.
I ricercatori dell’Università di Calgary hanno recentemente fatto un importante passo in questa direzione creando un sistema su larga scala che sostanzialmente mantiene due diversi stati simultaneamente. Fino ad ora gli scienziati hanno lavorato in materia ricreando i noti effetti quantistici solo in piccolissima scala. I professori Alex Lvovsky e Christoph Simon del Dipartimento di Fisica e AStronomia hanno lavorato in collaborazione con i loro studenti ed hanno rivelato i loro risultati attraverso la pubblicazione sulla rivista specifica, Nature Physics.
Per capire cosa tratta il famoso paradosso del “Gatto di Schroedinger”, dobbiamo prima immaginare che a differenza di ciò che siamo abituati a vivere nel nostro quotidiano, la fisica quantistica mette in evidenza una delle sue peculiarità forse non facili da comprendere: la possibilità che le particelle possano trovarsi in due diversi stati nello stesso momento, chiamata principio di sovrapposizione quantistica. Un nucleo radioattivo, per esempio può essere simultaneamente, ovvero nello stesso momento, sia decaduto e non decaduto. Applicando le regole del meccanismo della fisica quantistica nel macro mondo di cui facciamo parte, ci si trova inevitabilmente di fronte a paradossi che creano bizzarre conseguenze. Per spiegare con un esempio empatico tale meccanismo, Erwin Schroedinger, uno dei padri fondatori della fisica quantistica, ha proposto nel 1935 un esperimento mentale che vede protagonista un gatto che si trova ad essere sia vivo che morto nello stesso identico momento. Dopo un certo periodo di tempo il gatto ha la stessa probabilità di essere morto quanto l’atomo di essere decaduto. Visto che fino al momento dell’osservazione l’atomo esiste nei due stati sovrapposti, anche il gatto resta sia vivo sia morto fino a quando non si apre la scatola, ossia non si compie un’osservazione.
“Si possono anche costruire casi del tutto burleschi. Si rinchiuda un gatto in una scatola d’acciaio insieme alla seguente macchina infernale (che occorre proteggere dalla possibilità d’essere afferrata direttamente dal gatto): in un contatore Geiger si trova una minuscola porzione di sostanza radioattiva, così poca che nel corso di un’ora forse uno dei suoi atomi si disintegrerà, ma anche, in modo parimenti probabile, nessuno; se l’evento si verifica il contatore lo segnala e aziona un relais di un martelletto che rompe una fiala con del cianuro. Dopo avere lasciato indisturbato questo intero sistema per un’ora, si direbbe che il gatto è ancora vivo se nel frattempo nessun atomo si fosse disintegrato, mentre la prima disintegrazione atomica lo avrebbe avvelenato. La funzione dell’intero sistema porta ad affermare che in essa il gatto vivo e il gatto morto non sono degli stati puri, ma miscelati con uguale peso.” (Erwin Schroedinger)
Credit: Author unknown
Since Erwin Schroedinger’s famous 1935 cat thought experiment, physicists around the globe have tried to create large scale systems to test how the rules of quantum mechanics apply to everyday objects. Researchers at the University of Calgary recently made a significant step forward in this direction by creating a large system that is in two substantially different states at the same time.
Until this point, scientists had only managed to recreate quantum effects on much smaller scales. Professor Alex Lvovsky and associate professor Christoph Simon from the Physics and Astronomy department together with their graduate students revealed their findings in a world leading physics research journal, Nature Physics.
Understanding Schroedinger’s cat – In contrast to our everyday experience, quantum physics allows for particles to be in two states at the same time – so-called quantum superpositions. A radioactive nucleus, for example, can simultaneously be in a decayed and non-decayed state.
Applying these quantum rules to large objects leads to paradoxical and even bizarre consequences. To emphasize this, Erwin Schroedinger, one of the founding fathers of quantum physics, proposed in 1935 a thought experiment involving a cat that could be killed by a mechanism triggered by the decay of a single atomic nucleus. If the nucleus is in a superposition of decayed and non-decayed states, and if quantum physics applies to large objects, the belief is that the cat will be simultaneously dead and alive.
Source/Continue reading → Phys.org
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