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giovedì 18 giugno 2015

Einstein VS Meccanica Quantistica

Secondo  Igor Pikovski , un fisico dell'Università di Harvard, i fisici quantistici tendono a non considerare gli effetti relatistici nei loro esperimenti, in quanto , questi sono osservabili su scale molto grandi. E' noto che , in fisica, mentre per studiare gli effetti sulla materia nell'infinitamente grande si applica la  nota teoria di Einstein,
nell'infinitamente piccolo tutti gli effetti sulla materia sono soggetti alla meccanica quantistica. Pikovsky ,con una recente teoria, ha postulato che gli effetti della relatività , anche nell'infinitamente piccolo, possano provocare una alterazione degli esperimenti, al punto da poterli vanificare. Per comprendere questo bisogna fare un passo indietro e introdurre( solo brevemente) due fondamentali concetti:
1)Il principio di sovrapposizione.
2) La decoerenza quantistica.
1)Il principio di sovrapposizione è un postulato della meccanica quantistica . In fisica , le particelle vengono trattate come funzione d'onda che evolvono nel tempo, secondo alcune equazioni. Il principio di sovrapposizione postula che due o più funzioni d'onda possono descrivere lo stesso stato quantistico e finché non si esegue una misurazione del sistema, questo permane in uno stato non indefinito, cioè costituito dalla "sovrapposizione" di tutti i suoi possibili stati . Quindi, il sistema, prima del processo di misurazione, si trova contemporaneamente in tutti gli stati "potenzialmente" possibili. A seguito della misurazione , la funzione d'onda di cui sopra, decade ( o come si suol dire, "collassa") e viene verificato uno solo dei possibili stati quantistici , rendendo una delle possibili  "realtà", "reale"!
2)La decoerenza quantistica. Sembra che una volta che qualcosa diventa abbastanza grande, perde le sue proprietà quantistiche, in particolare, la sovrapposizione degli stati quantistici (di cui sopra), non avvienè negli oggetti con cui ci approssimiamo nella vita reale. Non esiste un limite ben definito di grandezza giunto il quale non c'è più la possibilità di una sovrapposizione di stati. In generale, si ritiene che i sistemi dove è possibile apprezzare la sovrapposizione di stati, sono quelli  microscopici , in quanto possono rimanere più facilmente isolati, a differenza di quelli macroscopici ( il nostro vissuto quotidiano), dove l'isolamento dall'ambiente
esterno è praticamente non possibile. Si definisce decoerenza proprio perchè le varie parti che definiscono la funzione d'onda non riescono ad essere più coerenti e quindi decade la sovrapposizione degli stati.
Pikovsky ritiene che nonostante molti fisici abbiano , nel corso degli anni, tentato in laboratorio di creare sistemi isolati  , questi potrebbero essere vani , in quanto , un effetto fondamentale della relatività, la dilatazione del tempo, potrebbe far perdere a questi sistemi la loro natura quantistica. E' noto infatti che la gravità rallenta il tempo ed esperimenti in laboratorio confermano che non solo questo avviene per enormi campi gravitazionali, come quelli nei pressi di un buco nero, ma  l'effetto della gravità sulla dilatazione del tempo è misurabile anche in sistemi piccolissimi .
 Ad esempio è provato che il tempo scorre più lentamente sulla terra , all'altezza del mare , che sulle montagne. La prova classica che questo effetto è reale lo si può riscontrare nei satelliti utilizzati per il GPS, che sono tarati per far scorrere il tempo più "lentamente" che sulla terra. Infatti se gli orologi della terra e dello spazio fossero "tarati" per uno stesso "scorrere" del tempo , dopo un pò si avrebbe uno sfasamento tra i due creando cosi enormi difficolta al sistema GPS , che non riuscirebbe ad inviare i dati in tempo reale alle( ad esempio) autovetture sulla terra. Il nostro navigatore ci mostrerebbe in un luogo sulla mappa che non corrisponde alla reaLTà!!! Ma ci si può spingere oltre,  addirittura il tempo all'altezza della nostra testa, scorre alcuni nanosecondi più lentamente del tempo all'altezza dei nostri piedi!!!
 I calcoli di Pikovski mostrano che le molecole, che si trovano in una sovrapposizione di stati, avendo una "altezza del suolo" diversa,  potrebbero subire questo effetto relativistico e quindi sperimentare questa differenza di tempo. Tutto ciò,ovviamente, può compromettere il loro stato quantistico e rendere vano l'esperimento. In definitiva quindi , se queste ipotesi saranno verificate, i fisici probabilmente, per poter effetture esperimenti che coinvolgono la meccanica quantistica e in particolare lo studio della
sovrapposizione degli stati quantistici, dovranno fare un lungo, lungo viaggio nello spazio. Dove la gravità terrestre diventa trascurabile.
Fonti: Nature
          NewScientist