L’universo non è localmente reale. È ciò che hanno provato i vincitori del premio Nobel per la Fisica del 2022 in seguito a esperimenti di correlazione quantistica tra fotoni.
A quanto pare, l’universo non è localmente reale. A rivelarlo sono stati i vincitori del premio Nobel per la Fisica del 2022, Alain Aspect, John F. Clauser e Anton Zeilinger. Ma cosa vuol dire “localmente reale”?
Si dice ‘reale’ quando gli oggetti hanno proprietà indipendenti dall’osservazione: per esempio, una mela può essere rossa anche quando nessuno la sta guardando. Mentre ‘locale’ significa che gli oggetti possono essere influenzati solo dall’ambiente circostante e, in particolare, che qualsiasi influenza non può viaggiare con una velocità superiore a quella della luce nel vuoto.
Ciò che è stato scoperto è che l’universo non può essere locale e, forse, nemmeno reale.
Un apparente paradosso della meccanica quantistica
Un famoso esperimento mentale pubblicato nel 1935, il cosiddetto paradosso di Albert Einstein, Boris Podolsky e Nathan Rosen (paradosso EPR), era inteso a illustrare la presunta assurdità della meccanica quantistica. Il loro obiettivo era mostrare come in determinate condizioni la teoria può fornire risultati privi di senso.
Una versione semplificata e modernizzata di EPR funziona più o meno così: abbiamo delle coppie di particelle che vengono espulse in direzioni diverse da una stessa sorgente e raggiungono due osservatori, Alice e Bob, posizionati alle estremità opposte del sistema solare.
La meccanica quantistica impone che sia impossibile conoscere lo spin, una proprietà quantistica di ciascuna particella, prima della misurazione. Una volta che Alice ha misurato una delle sue particelle, trova che lo spin risulta up oppure down.
I suoi risultati sono casuali, eppure appena dopo aver effettuato la misura, sa immediatamente che la particella corrispondente di Bob deve avere spin, per esempio, down. Eppure lo spin di quest’ultima particella era indefinito prima che fosse misurato lo spin dell’altra.
Se le particelle di Alice non hanno uno spin definito prima della misurazione, allora come fanno le particelle di Bob, dall’altra parte del sistema solare, a ‘sapere’ che la misura è stata effettuata e il suo risultato?
Nonostante i miliardi di chilometri che separano le particelle accoppiate, la meccanica quantistica prevede che le particelle di Alice sono in qualche modo legate a quelle di Bob (un fenomeno noto come entanglement quantistico).
I tre scienziati premiati sono riusciti a studiare fotoni in stato di entanglement.
Secondo la meccanica quantistica, quindi, la natura non è localmente reale: le particelle possono avere proprietà indefinite prima della misurazione, come lo spin up o down, e influenzarsi istantaneamente tra loro a prescindere dalla distanza.
Ciò però non viola i risultati della teoria della relatività ristretta, in quanto i risultati delle misurazioni sono casuali e quindi l’entanglement non possono essere utilizzate per comunicare a velocità superiore a quella della luce nel vuoto.
Fonte: Scientific American.
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