Questa foto mostra gli atomi che si trasformano in onde quantistiche, come previsto da Schrödinger. Grazie a una nuova tecnica, gli scienziati sono riusciti a catturare gli atomi di litio mentre si trasformano in onde quantistiche.
Per la prima volta in assoluto, i fisici hanno catturato un’immagine chiara dei singoli atomi che si comportano come un’onda.
L’immagine mostra atomi fluorescenti che si trasformano in piccole “macchie” confuse di pacchetti d’onda ed “: è la dimostrazione del fatto che gli atomi esistono sia come particelle che come onde, uno dei capisaldi della meccanica quantistica.
La natura ondulatoria della materia
“La natura ondulatoria della materia rimane uno degli aspetti più affascinanti della meccanica quantistica”, spiegano gli autori dell’articolo. Aggiungono che la loro nuova tecnica potrebbe essere utilizzata per immaginare sistemi più complessi, fornendo spunti su alcune questioni fondamentali della fisica.
Proposta per la prima volta dal fisico francese Louis de Broglie nel 1924 e ampliata da Erwin Schrödinger due anni dopo, la dualità onda-particella afferma che tutti gli oggetti di dimensioni quantistiche, e quindi tutta la materia, esistono sia come particelle che come onde allo stesso tempo.
L’equazione di Schrödinger
L’equazione di Schrödinger afferma che gli atomi esistono come pacchetti di probabilità simili a onde nello spazio, che collassano poi in particelle discrete dopo l’osservazione. Sebbene sembri controintuitiva, questa bizzarra proprietà del mondo quantistico è stata dimostrata in numerosi esperimenti.
Per immaginare questa dualità, i fisici hanno prima raffreddato gli atomi di litio a temperature prossime allo zero assoluto bombardandoli con fotoni provenienti da un laser. Una volta che si sono raffreddati, altri laser li hanno intrappolati all’interno di un reticolo ottico.
L’esperimento degli scienziati
Con gli atomi raffreddati e confinati, i ricercatori hanno acceso e spento il reticolo ottico, espandendo gli atomi da uno stato confinato di quasi particella a uno simile a un’onda, e viceversa.
Una telecamera al microscopio ha registrato la luce emessa dagli atomi nello stato di particella in due momenti diversi.
Mettendo insieme le immagini, gli autori hanno ricostruito la forma di quest’onda e osservato come si espande nel tempo, in perfetto accordo con l’equazione di Schrödinger.
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