PARADOSSO DI HARDY
Da oltre 100 anni, la meccanica quantistica ha scosso le nostro nozioni sulla fisica. Sappiamo per esempio che una particella quantistica non ha un vero stato finché non viene osservata. Così facendo, la domanda vale allora per tutte le cose esistenti: un oggetto ha ancora delle proprietà quando queste non vengono osservate?
A un certo punto, questa domanda fondamentale si intreccia con concetto aggiuntivo chiamato località. Quest'ultima descrive se un oggetto è influenzato o meno da qualcosa del suo ambiente fisico immediato. Se sono in gioco forze più grandi o più complesse, ciò potrebbe influenzare principi come la causalità e persino il libero arbitrio.
Il paradosso di Hardy
Tutto ciò ci porta all'idea del paradosso di Hardy. Sebbene possa sembrare complesso, le sue implicazioni hanno ramificazioni su quanto sia reale il nostro universo e su cosa significhi il termine "realtà". In una nuova ricerca, gli scienziati in Cina affermano di aver trovato un modo per osservare questo esercizio di pensiero paradossale nella fisica quantistica senza nessuna delle scappatoie che hanno potenzialmente compromesso gli esperimenti passati.
Lucien Hardy è un fisico teorico che lavora presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics nella periferia di Toronto. Hardy ha trascorso la sua lunga carriera cercando di raggiungere e perfezionare i confini dell'intera forma della fisica quantistica, incluso il modo in cui i principi matematici che la supportano interagiscono con le teorie che descrivono il nostro universo.
Pertanto, nel 1992 Hardy iniziò a formulare un paradosso relativo a particelle e antiparticelle. Certe interazioni in fisica causano la creazione e il lancio in direzioni opposte di una particella e della sua antiparticella corrispondente. Queste due sono destinate l'una all'altra, però, e proprio come Romeo e Giulietta, il loro legame causa inevitabilmente l'annientamento di entrambe: dopo la più piccola frazione di secondo, si riuniscono e si distruggono a vicenda. Ciò che Hardy ha postulato è uno scenario in cui la particella e l'antiparticella potrebbero coesistere senza annientamento.
Hardy sapeva che impostare e misurare un'interazione del genere avrebbe introdotto variabili capaci di minacciare l'integrità dell'interazione stessa. Anche questa è una domanda fondamentale della fisica quantistica: come può un campo di studio che produce solo probabilità funzionare insieme al paradigma basato sull'osservazione della fisica classica?
Un esperimento di luce e probabilità
Gli scienziati dietro questa nuova ricerca hanno progettato un esperimento che, a loro dire, elimina le variabili di scappatoia di altre configurazioni. Si tratta di una serie elaborata di specchi, laser, cristalli, splitter e piastre, combinati con un generatore di numeri casuali. Per garantire che i numeri fossero veramente casuali, le cifre sono state generate così rapidamente che non avrebbero potuto essere influenzate da alcuna "variabile nascosta locale".
Dopo oltre sei ore di esecuzione di questa configurazione, con l'obiettivo di dividere i fotoni e neutralizzare ogni possibilità di scappatoie, gli scienziati hanno affermato che i loro dati erano molto chiari (sebbene comunque probabilistici). "Sulla base di un test di ipotesi nulla", hanno scritto nello studio, "il valore p che la possibilità che i nostri risultati possano essere spiegati da teorie realistiche locali non supera 10−16348". In altre parole, ci sono molte più probabilità di vincere alla lotteria.
Gli scienziati affermano che questo rafforza il crescente consenso secondo cui il realismo della località non è sufficiente a spiegare le questioni in sospeso della fisica quantistica. La loro conclusione non è nuova: il premio Nobel per la fisica del 2022 è stato infatti assegnato a tre scienziati che hanno utilizzato fotoni per "rovesciare la realtà come la conosciamo".
Il più grande successo di questi nuovi ricercatori è rappresentato dalla loro impostazione sperimentale. I risultati sostengono l'irrealtà locale, per così dire, ma gettano anche nuove basi per le persone che utilizzano questi fenomeni quantistici per progettare la teoria del l'informazione e i sistemi applicati. Quelle cose, almeno, sono reali.