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LA SCOPERTA 30 Luglio Lug 2014 1643 30 luglio 2014

Scienza, lo stregatto quantistico è realtà

La massa di un corpo può essere divisa dalle sue proprietà.

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da Londra

Scompariva gradualmente nel buio, sorridendo beffardo fino a che di lui non rimaneva soltanto il ghigno: uno dei più iconici personaggi di fantasia della letteratura per bambini, lo Stregatto di Alice nel Paese delle Meraviglie, era molto più reale di quanto si pensasse.
Alcuni fisici della Vienna University of Technology, insieme con colleghi francesi e americani, hanno ottenuto la prima prova del fenomeno della meccanica quantistica chiamato Gatto del Cheshire, come appunto il personaggio del libro scritto da Lewis Carroll: nell’esperimento la massa di una particella è stata separata dalle proprietà fisiche della particella stessa, una possibilità fino ad ora solo teorizzata.
L'ISPIRAZIONE DEL GATTO DI SCHROENDINGER. Lo studio è stato pubblicato nella rivista accademica Nature Communications, richiamandosi al Gatto del Cheshire quantistico teorizzato nel 2010 da Jeff Tollaksen, ora co-autore della nuova scoperta, su ispirazione di un altro storico esperimento della scienza: il Gatto di Schroendinger, ovvero un paradosso mentale volto a dimostrare il fenomeno quantistico del principio di sovrapposizione, che porterebbe un micio rinchiuso in una scatola a essere contemporaneamente vivo e morto.
POSIZIONE SEPARATA DALLE PROPRIETÀ FISICHE. Nel caso del Gatto del Cheshire invece, è stato illustrato un altro dei paradossi della meccanica quantistica, che riguarda qualunque oggetto del mondo delle particelle abbia la posizione della propria massa separata spazialmente da una o più delle sue proprietà fisiche. Nel caso dello Stregatto, un gatto che può essere separato dal proprio ghigno.

I ricercatori: «Un gatto può essere in un posto e il suo ghigno da un’altra parte»

«Ho visto spesso un gatto senza ghigno, ma un ghigno senza gatto... è la cosa più curiosa che abbia visto in vita mia!», esclamava esterrefatta Alice durante il suo viaggio nel Paese delle Meraviglie.
Lo hanno probabilmente pensato anche i fisici austriaci e americani mentre riuscivano nell’esperimento storico all’Instituto Laue-Langevin di Grenoble: «Abbiamo scoperto che un gatto può essere in un posto, e il suo ghigno da un’altra parte», hanno dichiarato.
Per riuscire nell’impresa teorizzata in passato, i ricercatori hanno utilizzato la tecnica dell’inferometria: hanno diviso un fascio di neutroni in due sottofasci che si differenziavano l’uno dall’altro per il proprio stato di spin (grandezza associata alle particelle che concorre a definirne lo stato quantico); nel primo lo spin era orientato nella direzione parallela a quella di propagazione, nel secondo in direzione opposta.
LA TECNICA DELLA POST-SELEZIONE. Applicando una tecnica nota come ‘post-selezione’, i ricercatori sono riusciti a individuare la separazione fisica dei neutroni dal loro momento magnetico: «Abbiamo ottenuto un fascio contenente neutroni con entrambe le direzioni di spin, ma solo quelli con spin parallelo al moto si rivelavano», ha spiegato Hermann Geppert, co-autore dello studio.
Il fenomeno si verifica applicando una modifica della direzione dello spin in entrambi sottofasci con un magnete: «Il sistema si comporta come se le particelle fossero separate spazialmente dal loro spin», ha continuato il ricercatore. E il percorso dei due sottofasci da unito si fa separato per poi unirsi di nuovo.
LA RICONGIUNZIONE FINALE. L’effetto è proprio quello teorizzato nel caso del Gatto del Cheshire: l'animale percorre il primo tragitto, poi il suo sorriso si separa dal corpo per percorrere il secondo e ricongiungersi al corpo nella parte finale.
Se nel mondo che ci è familiare un oggetto e le sue proprietà sono sempre unite, una palla rotante per esempio non può essere separata dal suo vorticare, la teorica quantistica è riuscita a dimostrare che una particella (un fotone o un neutrone) può separarsi fisicamente dalle sue proprietà, come la polarizzazione o il momento magnetico.
Il paradosso dello Stregatto è realtà. Prestino attenzione tutte le Alice alla ricerca del proprio sentiero nel bosco delle Meraviglie.

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