Per decenni, l’entanglement quantistico è stato il “terreno di gioco” dei fotoni. Ma un recente esperimento, i cui risultati sono stati consolidati in studi pubblicati su testate del calibro di Nature Communications e Science, ha spostato l’asticella: i fisici sono riusciti a intrecciare non solo lo stato interno degli atomi, ma il loro momento meccanico (il moto nello spazio).
Il punto di partenza è un Condensato di Bose-Einstein (BEC). Quando una nube di atomi (in questo caso elio o rubidio, a seconda degli specifici esperimenti di riferimento come quelli del team guidato da Sean Hodgman all’Australian National University) viene raffreddata a pochi miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto, accade un miracolo fisico:
Gli atomi perdono la loro identità individuale.
Le loro funzioni d’onda si sovrappongono fino a formare un unico “super-atomo”.
Il sistema è ora descritto da un’unica equazione d’onda, rendendo possibile manipolare migliaia di atomi come se fossero uno solo.
L’Esperimento: Collisioni e “Gemelli” di Moto
Utilizzando impulsi laser (reticoli ottici), i ricercatori hanno indotto collisioni controllate all’interno di questa nube. Quando due atomi collidono in un regime quantistico così estremo, vengono espulsi in direzioni opposte.
Secondo le leggi della fisica classica, sapremmo solo che viaggiano in direzioni contrarie.
Nella fisica quantistica, grazie all’entanglement:
1. Indeterminatezza: Nessun atomo ha una direzione o una velocità definita finché non viene osservato.
2. Correlazione Totale: Nel momento in cui misuriamo la posizione o il momento dell’atomo A, lo stato dell’atomo B “collassa” istantaneamente per riflettere il valore complementare, anche se i due si trovano a chilometri di distanza.
“Non stiamo parlando di bit di informazione astratta, ma di materia solida che condivide un destino dinamico,” spiegano i ricercatori.
Perché è più “Inquietante” dei Fotoni?
L’entanglement tra atomi (particelle dotate di massa) è intrinsecamente più complesso e rivelatore per tre ragioni:
La Sfida alla Gravità
A differenza dei fotoni, gli atomi “sentono” la gravità. Questo esperimento permette di testare se l’entanglement sopravvive o viene alterato dal campo gravitazionale terrestre. È il primo passo verso la Gravità Quantistica, il “Santo Graal” della fisica che cerca di unire Einstein (Relatività) con Bohr (Meccanica Quantistica).
Sensori e Metrologia
L’entanglement del moto permette di creare interferometri atomici di una precisione inaudita. Questi strumenti possono rilevare variazioni infinitesimali nel campo gravitazionale, utili per:
Mappare minerali nel sottosuolo.
Rilevare onde gravitazionali con strumenti terrestri più piccoli.
Navigazione inerziale senza GPS (sottomarini o missioni spaziali).
La “Sfumatura” della Realtà
Come sottolineato da Hodgman, questo risultato conferma che la materia non è fatta di “palline da biliardo” definite. La realtà, a livello fondamentale, è composta da entità non-locali. Se due atomi possono essere legati nel loro movimento, l’intero concetto di “distanza” diventa una proprietà emergente e non una barriera insuperabile.
Siamo passati dal dimostrare che la luce è “strana” al dimostrare che la materia stessa è intrinsecamente connessa. Se il movimento di un atomo qui può essere istantaneamente legato al movimento di un atomo altrove, la nostra comprensione dello spazio-tempo è destinata a una revisione radicale.
Jerem 