C’è un limite oltre il quale è impossibile dividere il tempo

Secondi, frazioni di secondo, istanti: quanto si può spezzettare il tempo, e fino a che punto possiamo spingerci? Domanda non banale, cui hanno provato a rispondere oggi tre fisici della Pennsylvania State University, trovandosi di fronte a un limite massimo. Sono infatti arrivati alla conclusione che non si può spezzettare il tempo oltre i 10^-33 secondi, una frazione del tutto impercettibile e pensabile solo con la meccanica quantistica. Per ottenere questa stima hanno utilizzato complessi modelli teorici che potrebbero servire per nuovi studi per combinare quantistica e relatività, due mondi che da sempre non comunicano. I risultati sono pubblicati su Physical Review Letters.

Il tentativo di quantizzare il tempo

Secondo la teoria della relatività di Einstein il tempo è una linea continua che fluisce. E che scorre più lentamente o più velocemente a seconda delle condizioni della gravità e dell’accelerazione. Nella meccanica quantistica, invece, il tempo è descritto come qualcosa di universale, che non cambia a seconda delle condizioni esterne. E che scorre con un ritmo costante, come i fotogrammi di un film.

Le due visioni sono piuttosto differenti e nel volerle combinare i fisici si sono trovati per decenni di fronte a varie contraddizioni che le rendono incompatibili. Ma un’ipotesi già avanzata in precedenza sostiene che si potrebbe aggirare l’ostacolo se si provasse a pensare al tempo non come a qualcosa di continuo, ma come a qualcosa di discreto. Secondo questa ipotesi, infatti, il tempo non è pensato come un continuo ma come un insieme di punti, una successione discreta di istanti che passano, un po’ come se si dessero il cambio l’uno con l’altro. Insomma se si provasse a quantizzare non solo lo spazio-tempo di Einstein, ma anche il tempo da solo. In questo modo il tempo risulta suddiviso in pacchetti, piccole unità finite. Ma quanto possono essere brevi queste unità, al massimo? Questa è la domanda che si sono posti i tre fisici Garrett Wendel, Luis Martínez e Martin Bojowald.

Sistemi simili a orologi atomici per dividere il tempo

I ricercatori hanno sviluppato un modello teorico complicato, basato su queste assunzioni. Semplificando, nel loro studio prendono ad esame un orologio universale – un oggetto quantistico che salta rapidissimamente da uno stato fisico a un altro – cercando di misurarne la velocità. In pratica a loro interessava capire quanto brevi possono essere i suoi ticchettii. Per farlo si sono serviti di altri sistemi quantistici (non strumenti fisici, ma teorici) simili ai precisissimi orologi atomici in grado di rilevare tempi infinitesimali. Un esperimento impensabile nella realtà e ipotizzabile soltanto in fisica teorica attraverso modelli.

Ecco il limite massimo del tempo più breve

Risultato? Il limite massimo del più breve intervallo quantizzabile è 10^-33 secondi (miliardesimi di un quadrilionesimo di secondo). Un periodo che è diversi ordini di grandezza più piccolo di ogni intervallo misurato nella realtà. Questo, spiegano gli autori, è il “limite superiore della quantizzazione del tempo“. La misura potrebbe essere utile anche per costruire la teoria della gravità quantistica. La gravità quantistica rientra in un campo della fisica teorica che mira a fornire una descrizione della gravità di Einstein coerente con i principi della meccanica quantistica. La ricerca potrebbe essere utile per provare a combinare il mondo macroscopico della relatività con quello subatomico della quantistica e renderli, magari, un po’ meno distanti.

Riferimenti: Physical Review Letters

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