Il Nobel Haroche: “Così ho dato vita al gatto di Schroedinger”

Il nome Serge Haroche non vi dice niente? Beh, dovrebbe. Perché, anche se da un anno a questa parte la parola fisica evoca quasi soltanto termini come bosone e Higgs, nel meraviglioso mondo dei quanti, nel frattempo, è successo anche altro. Haroche è uno di quelli che lo sa bene, perché si è aggiudicato, a ottobre dello scorso anno, il premio Nobel “per la scoperta di innovativi metodi sperimentali che permettono la misurazione e la manipolazione di sistemi quantistici individuali”.

Abbiamo avuto modo di incontrare lo scienziato in occasione della conferenza su Potenza e stranezza del mondo quantistico, in programma all’Ambasciata di Francia. Haroche ha ripercorso in due ore oltre cento anni di storia della meccanica quantistica, da De Broglie a Einstein, passando per Schroedinger e Bohr. E ci raccontato quali sono le scoperte per le quali si è aggiudicato il premio e quali le sfide per il prossimo futuro.

Scendere nei dettagli tecnici degli esperimenti di Haroche non è semplicissimo. Ci sono in ballo tutte le leggi strane e controintuitive della meccanica quantistica, a partire dalla sovrapposizione degli stati (un sistema che può essere in più stati diversi allo stesso tempo), al collasso di un sistema (quando si osserva una particella quantistica, chissà perché, questa cessa di essere in una sovrapposizione e prende a comportarsi classicamente) fino al cosiddetto entanglement. Cioè un insieme di particelle che condividono lo stesso stato, unite da un legame intrinseco che funziona anche a distanza. Confusi? Beh, le cose stanno proprio così. “Non sono astrazioni. Le leggi della fisica quantistica, per quanto strane, funzionano davvero”, racconta Haroche. “Il fatto che tutti usino il Gps, per esempio, lo dimostra: è una tecnologia che si basa sulla meccanica quantistica, sulla relatività generale e sulla relatività ristretta”.

Haroche, insieme alla sua équipe, racconta di essere riuscito a creare dei sistemi – usando sostanzialmente dei fotoni – e a manipolarli preservandone la natura quantistica: “Sostanzialmente, abbiamo ricostruito in laboratorio una specie gatto di Schroedinger [il celebre esempio in cui un gatto è contemporaneamente vivo e morto finché non lo si osserva]”, spiega, “utilizzando soltanto la luce e un solo atomo posto dentro una cavità. Siamo stati in grado di osservare e manipolare il sistema senza farlo collassare: per cinquanta millisecondi, il nostro gatto di luce è rimasto contemporaneamente vivo e morto”.

Secondo lo scienziato, negli ultimi anni ricerche come la sua hanno portato a una svolta epocale nel mondo della fisica quantistica sperimentale: “Ai tempi di Schroedinger e Heisenberg, gli esperimenti erano per lo più mentali. I fisici erano un po’ paleontologi, perché riuscivano solo a esaminare le tracce di eventi passati e da queste tentavano di ricostruire la natura delle particelle e le leggi che ne determinavano il comportamento”. Ma ora le cose sono cambiate: “La nostra è una fisica quantistica in vivo, perché siamo in grado di confinare atomi e fotoni in una cavità e osservarli in maniera non-distruttiva”.

Dove ci porterà tutto questo? Non è facile stabilirlo a priori. “Non dobbiamo dimenticare che si tratta di ricerca di base”, continua Haroche, “che ha risvolti quasi sempre impredicibili. Basti pensare, per esempio, al laser: quando fu inventato, nessuno sapeva ancora l’uso che se ne sarebbe potuto fare. O alla fibra ottica, che anni dopo la sua invenzione portò imprevedibilmente alla nascita di Internet. La ricerca fondamentale funziona così. C’è bisogno di tempo e fiducia”.

In ogni caso, dei risultati già sono venuti fuori dalle ricerche di base di Haroche. Gli orologi atomici, per esempio, che raggiungono la precisione di un centesimo di picosecondo. O tutto quello che abbiamo imparato sui computer quantistici. Anche se, su questo punto, Haroche va con i piedi di piombo: “Se dovessi immaginare dove sarà arrivata la fisica quantistica e la scienza in genere fra venticinque anni, non saprei. Però non credo che questo tempo sia sufficiente per sviluppare i computer quantistici. C’è ancora troppa ricerca da fare”. E non bisogna dimenticare le altre sfide: “Dobbiamo ancora riuscire a unificare la meccanica quantistica e la relatività generale, definendo una teoria quantistica della gravitazione. Ma questo lo lascerò fare ai colleghi teorici”, scherza. “E poi ci sono le scienze della vita: da poco si sta affermando il campo della biologia quantistica, in cui gli scienziati cercano di capire se anche meccanismi come la vista o la fotosintesi siano regolati da leggi quantistiche. Sono tutte sfide estremamente interessanti – e complicate”.

Infine, abbiamo chiesto ad Haroche una previsione. D’altronde, ha soffiato il Nobel a Higgs, l’anno scorso: sarà lui ad aggiudicarselo a ottobre 2013? “Non lo so, ma glielo auguro. È una collaborazione enorme che ha raggiunto risultati fondamentali. Che pare proprio siano veri. Se lo meriterebbe”. Staremo a vedere.

Via: Wired.it

Credits immagine: HK-DMZ/Flickr

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