Ecco un pensiero davvero bizzarro.
Immaginate la scena: state tenendo in mano un atomo — un singolo, minuscolo atomo — e fate qualcosa per farlo esistere in due posti contemporaneamente. Questa è la sovrapposizione quantistica, una di quelle cose che sembrano completamente folli finché non si ricorda che gli atomi lo fanno costantemente quando nessuno li osserva.
Ora lasciatelo cadere.
Cosa succede?
È esattamente ciò che un team di fisici ha appena testato, e onestamente? La risposta che hanno trovato è allo stesso tempo ovvia e assolutamente affascinante.
I due re della fisica (che non vanno d'accordo)
Lasciate che vi spieghi perché questo esperimento è importante, perché coinvolge due delle più grandi scoperte della scienza che non collaborano affatto.
Da un lato, c'è la meccanica quantistica — la teoria che spiega come si comportano gli atomi e le particelle minuscole. È strana, controintuitiva e funziona magnificamente. Le particelle possono trovarsi in più stati contemporaneamente. Possono attraversare i muri. Possono essere connesse in modi che mettevano a disagio persino Einstein (che la definì famigeratamente "azione spettrale a distanza").
Dall'altro lato, c'è la teoria della gravità di Einstein — la relatività generale. È la teoria che spiega perché le cose cadono, come orbitano i pianeti e perché il tempo scorre diversamente a seconda della velocità con cui ci si muove o di quanto si è vicini a un oggetto massiccio. È elegante, è stata verificata correttamente innumerevoli volte e descrive l'universo su scala cosmica.
Ecco il problema: queste due teorie si odiano.
Intendo dire, non si odiano davvero — è una sciocchezza — ma i fisici hanno speso quasi un secolo cercando di combinarle in un'unica teoria unificata, e nessuno ci è ancora riuscito. Funzionano perfettamente nei rispettivi ambiti, ma nel momento in cui si cerca di applicarle entrambe contemporaneamente, le cose si rompono.
È come avere due amici che sono entrambi fantastici individualmente, ma diventano un disastro totale quando si trovano nella stessa stanza.
Cosa hanno fatto esattamente questi scienziati?
L'esperimento, pubblicato su Science Advances, è stato guidato da ricercatori dell'Università Ben-Gurion del Negev, dell'Università di Ulm e dell'Università di Oxford — incluso il leggendario Roger Penrose, che ha letteralmente vinto un Premio Nobel per il suo lavoro in fisica.
Hanno costruito qualcosa chiamato Interferometro Galileo Quantistico. Lo so, lo so — sono molte parole complicate. Ma ecco la versione semplice:
Hanno preso nubi di atomi di rubidio (super freddi, quasi allo zero assoluto) e hanno diviso l'onda quantistica di ogni atomo in due percorsi separati. Un percorso rimaneva fermo, mantenuto in posizione da campi magnetici attentamente controllati. L'altro percorso era lasciato cadere liberamente, come una palla lanciata in aria.
Poi — ed ecco la parte interessante — hanno riunificato quei due percorsi e hanno osservato come le onde interferivano tra loro.
Pensatela come se si lasciassero cadere due sassolini in uno stagno in momenti leggermente diversi e si osservasse come le increspature interagiscono. La differenza in quelle increspature vi dice qualcosa su ciò che è successo a ciascun sassolino durante il suo piccolo viaggio.
Il principio di equivalenza riceve un aggiornamento quantistico
Ora, è qui che Einstein torna in gioco.
Il principio di equivalenza di Einstein è uno dei fondamenti della sua teoria della gravità. L'idea di base è splendidamente semplice: la gravità e l'accelerazione sono indistinguibili. Se siete in una stanza chiusa, non potete dire se sentite peso perché siete in piedi sulla Terra o perché la stanza viene accelerata nello spazio. Una persona in caduta libera si sente senza peso, indipendentemente dalla sua massa.
Questo principio è stato testato più e più volte con oggetti normali e quotidiani, e ha sempre retto.
Ma ecco la domanda che questi scienziati si ponevano: funziona ancora quando il vostro "oggetto" non è effettivamente in un solo posto? Quando è un'onda quantistica che esiste in sovrapposizione, seguendo due percorsi diversi simultaneamente?
È ciò che rende questo esperimento così speciale. Non stavano semplicemente lasciando cadere una palla. Stavano lasciando cadere qualcosa che era metafisicamente in due posti contemporaneamente, e volevano vedere