Stranezze.. quantistiche!

La meccanica quantistica…che parolone! Particelle che ci sono quando le guardiamo e spariscono altrimenti, effetto tunnel, dualismo onda-particella e chi più ne ha, più ne metta. Ma sappiamo davvero cos’è la meccanica quantistica? Non facciamoci prendere dalla fretta di rispondere! Persino Einstein inizialmente aveva dei dubbi a riguardo, tanto che è divenuta ormai celebre la sua espressione “Mi piace pensare che la luna è li, anche quando non guardo“.
Il punto di partenza per comprendere la meccanica quantistica è familiarizzare con il fatto che, nel mondo della fisica dei quanti, le particelle non sono proprio le palline classiche che immaginiamo, che schizzano da una parte all’altra. Esse infatti a volte si comportano come fossero delle palline, altre come se fossero delle “energie” fluttuanti all’interno di una certa regione dello spazio. Questo effetto si chiama dualismo onda-particella. Se questo vi lascia dubbiosi, aspettate di sentire il resto!
Il fatto che le nostre particelle abbiano una doppia natura dipende essenzialmente dal volerle guardare oppure no. Se le guardiamo, queste si presentano come delle particelle. Se invece non le guardiamo esse restano li, nello spazio, a fluttuare come fossero delle onde, e tutto quello che possiamo fare e determinare delle probabilità sulla loro posizione.
Ma…cosa significa guardare una particella? Voi come fareste a guardare una particella?

Per rispondere, pensiamo meglio al concetto di “guardare”. Guardare significa che un raggio luminoso interagisce con l’oggetto che stiamo osservando, viene riflesso e giunge al nostro occhio. Ebbene, questo è proprio quello che crea un problema quando guardiamo le particelle. Ogni volta che “guardiamo” infatti, il raggio luminoso che va verso la particella, la modifica, perchè ne aumenta l’energia, oppure la fa spostare da qualche altra parte( potete, per un attimo, pensare a delle palle da biliardo. Ne avete due, una bianca ed una rossa. Immaginate però che per sapere dov’è la palla rossa prima dovete lanciarvi contro quella bianca; quando la bianca ritorna da voi vi dirà dove ha visto la palla rossa. Ma nel frattempo la palla rossa si è spostata a causa dell’urto con quella bianca, dunque la vostra informazione non è corretta ).

Dunque ritornando all’azione del “guardare”, l’immagine che arriva al nostro occhio non è proprio l’immagine reale, ma quella della particella “modificata”(in fisica si usa il termine “perturbata”). Questo, in maniera estremamente riassunta e semplificata è quanto noto come “principio di indeterminazione di Heisenberg”. L’esempio più famoso per attestare la doppia natura delle particelle è l’esperimento della doppia fenditura.

In questo caso l’azione del “guardare” è affidata al nostro rivelatore( La freccia nera, nelle immagini).
Un rivelatore è uno strumento che segna un numero ogni volta che “vede” una particella. Se allora metto il rivelatore davanti ad una fenditura si ha quello che si vede in figura. Le particelle vengono contate come se fossero delle palline che passano da una delle due fenditure. Se invece non metto il rivelatore, quindi non guardo la fenditura, le particelle magicamente si comportano come fossero delle onde, e creano interferenza.
Può sembrare una follia, ma è esattamente quello che accade nella realtà, e sebbene ancora oggi non si è in grado di capire COSA siano di preciso le particelle, è proprio grazie a questa doppia natura che sei in grado di utilizzare la maggior parte dei dispositivi di cui disponi.
Forse adesso risulterà più chiaro il perché della citazione “Mi piace pensare che la luna
è li, anche quando non guardo“. Einstein infatti ironizzava proprio su quanto detto, ovvero
non voleva pensare che la luna fosse qualcosa di “fluttuante” chissà dove, fino a quando non la si guardava(e in effetti risulta difficile pensarlo…).
Fortunatamente la meccanica quantistica è una teoria che si applica solamente a corpi di dimensioni molto molto piccole, dunque se vi chiedete dove sia la Luna in questo momento, potete decisamente affidarvi al vostro buon senso!