Nobel per la Fisica 2012: la meccanica quantistica di Haroche e Wineland

È il 190esimo Nobel per la Fisica assegnato nella storia dell’umanità, quello che quest’anno vede vincitori i “geni” della meccanica quantistica. Si chiamano Serge Haroche e David Wineland, i due scienziati noti per aver progettato metodi innovativi che hanno permesso di isolare, misurare e di lavorare su particelle individuali, non compromettendo la loro natura quantistica.

Come è noto dalle leggi della fisica, isolando la singola particella dall’ambiente circostante, questa perderebbe le sue proprietà quantistiche, nel momento in cui andrebbe ad interagire col mondo esterno. Infatti, molti dei fenomeni della meccanica quantistica non potevano essere osservati direttamente, e i ricercatori dovevano limitarsi ad usare il proprio ingegno e la propria immaginazione. Ma nella scienza, che è la dottrina più diffidente per eccellenza, gli esperimenti “mentali” vengono sempre scartati e sono stati sostituiti dalle conoscenze ottenute grazie ai due Nobel del 2012.

I due, provenienti da luoghi molto distanti tra loro, hanno lavorato indipendentemente sulle basi che
permettono di approfondire alcune conoscenze sulla meccanica quantistica e di innovare il mondo della tecnologia. Serge Haroce, scienziato francese di 68 anni, è un insegnante di Fisica quantistica al College de France; David Wineland, anch’egli 68enne, ma americano, lavora invece nell’Istituto
statunitense per gli Standard e la tecnologia (Nist).

Haroche e Wineland hanno dato il via ad una nuova strada di esperimenti, dimostrando che è  possibile osservare direttamente sistemi quantistici individuali senza distruggerli. Con particolari metodi di lavoro nei laboratori fisici, i due scienziati sono riusciti a misurare e controllare dei delicatissimi stati quantistici, dando alla ricerca la possibilità di compiere i primi passi verso la costruzione di un nuovo tipo di computer, molto più veloce di quelli esistenti oggigiorno. Nei computer attuali ( che si basano sulle conoscenze della fisica classica), la più piccola unità d’informazione è il bit, che può assumere i valori 1 o 0. Invece, in un computer quantistico l’unità d’informazione – un bit quantistico – può essere 1 e 0 contemporaneamente. Il gruppo di Wineland è stato il primo ad eseguire un’operazione quantistica con due qubit e, in linea di principio, ci sono buone probabilità che il loro numero non possa essere aumentato. L’uso dei bit quantistici al posto dei bit classici andrebbe a velocizzare enormemente i calcoli dei computer.

Inoltre, grazie alle loro scoperte dei Nobel, si è progettata la costruzione di orologi particolarmente precisi, che potrebbero essere utili per attribuire un significato più accurato al tempo, essendo dotati
di una precisione oltre cento volte superiore a quella degli orologi al cesio attuali. I metodi usati dalla “coppia vincente” hanno molti lati in comune ma, mentre seguono percorsi inversi: Wineland intrappola atomi elettricamente carichi, controllandoli e misurandoli usando ed Haroche fa l’esatto contrario, controllando e misurando fotoni intrappolati, facendo passare gli atomi attraverso una trappola. al posto del gatto di Schrödinger, Haroche e Wineland intrappolano particelle quantistiche
e le mettono in stati di sovrapposizione simili a quelli del gatto stesso.

Intanto si attende che le loro scoperte vengano concretizzate per velocizzare i tempi e che portino importanti rinnovamenti nel gettonatissimo mondo della tecnologia; per ora possiamo limitarci a congratularci con i due fisici per il titolo loro assegnato.

 

Sonia Carrera
11 ottobre 2012

 

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