Un fisico indipendente sta costruendo un caso per abbandonare la gravità quantistica.

Un solco profondo attraversa il cuore della fisica. La teoria generale della relatività, che descrive la gravità, contrasta con la fisica quantistica. Nel tentativo di sigillare quella frattura nella fisica, un numero incalcolabile di fisici ha trascorso la propria carriera lavorando per costruire una teoria della gravità quantistica.

Ma un fisico sta promuovendo un percorso radicalmente diverso. Jonathan Oppenheim pensa che la gravità potrebbe essere fondamentalmente classica, il che significa che non è affatto quantistica. È un'idea non convenzionale, a dir poco.

"Quando abbiamo iniziato, forse il 99 percento dei nostri colleghi pensava che fossimo pazzi e ora è sceso al 70 percento", scherza Oppenheim, dell'University College di Londra.

Tutte le forze conosciute, ad eccezione della gravità, vengono formulate in termini di fisica quantistica. Il punto di vista prevalente è che la gravità dovrà assimilarsi ai suoi colleghi quantistici. Ma la gravità è diversa, sostiene Oppenheim. Mentre le altre forze si evolvono all'interno di un paesaggio dello spaziotempo, la gravità è la deformazione dello spaziotempo stesso. Quindi, dice Oppenheim, "non è affatto chiaro che debba avere una natura quantistica, secondo me".

I fisici hanno concepito diverse teoremi "no-go" che apparentemente vietano una teoria classica della gravità. Tali teoremi mettono in evidenza delle incongruenze, apparentemente fatali per l'idea, che sorgono quando la gravità classica viene applicata alle particelle quantistiche. Tuttavia, aggiunge Oppenheim, è possibile aggirare tali divieti aggiungendo un po' di casualità al modo in cui lo spaziotempo si piega in risposta alle particelle quantistiche, come riportato da Oppenheim il 4 dicembre su Physical Review X.

Considera il famoso esperimento dei due spiragli della fisica quantistica. Le particelle vengono inviate verso un rivelatore, separate da una barriera con due spiragli. Quando queste particelle arrivano al rivelatore, creano un motivo a righe chiamato motivo di interferenza. Tale motivo si forma perché, nella fisica quantistica, la particella non è vincolata a passare attraverso un solo spiraglio o l'altro. Invece, può esistere in una sovrapposizione, prendendo una combinazione quantistica di entrambe le possibili vie. Se uno scienziato effettua una misurazione per determinare quale spiraglio ha attraversato la particella, quel motivo scompare.

Se una visione classica standard della gravità fosse corretta, sarebbe possibile misurare il campo gravitazionale di quella particella così precisamente da poter determinare quale spiraglio ha attraversato. Questa possibilità distruggerebbe il motivo di interferenza, anche senza effettuare effettivamente la misurazione. Poiché gli scienziati osservano i motivi di interferenza in laboratorio, ciò rappresenta un grande colpo per una teoria classica standard della gravità.

Ma la casualità integrata nella teoria di Oppenheim significa che, invece di una particella avere un campo gravitazionale determinato, il campo fluttua. Ciò significa che, diversamente dalla versione standard della gravità classica, non è possibile determinare quale spiraglio una particella ha attraversato misurando con precisione il suo campo gravitazionale. Le particelle possono attraversare gli spiragli in una sovrapposizione, e il motivo di interferenza viene salvato, ripristinando la possibilità che la gravità potrebbe essere classica.

Gli esperimenti possono testare questa teoria cercando evidenze di tali fluttuazioni gravitazionali casuali, riferiscono Oppenheim e colleghi il 4 dicembre su Nature Communications. "Essenzialmente, si misura con precisione la risposta di una massa a un campo gravitazionale", afferma il coautore dello studio Zach Weller-Davies, che ha completato il lavoro presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics di Waterloo, Canada.

Non è la prima volta che i ricercatori propongono un modo per far conciliare la gravità classica con la fisica quantistica. Ma Oppenheim sta "guidando un rinascimento", afferma il fisico Vivishek Sudhir dell'MIT. Sudhir spera di testare la teoria con un altro tipo di esperimento, misurando le correlazioni tra i movimenti di due masse che interagiscono gravitazionalmente, come riferiscono lui e un collega il 16 settembre su arXiv.org.

Tuttavia, la teoria presenta caratteristiche che alcuni fisici potrebbero trovare insoddisfacenti. Ad esempio, la casualità coinvolta significa che la teoria non è reversibile: a differenza di altre teorie, non c'è modo di partire dal punto finale di un'interazione e tracciare i suoi passi all'indietro.

Tuttavia, persino alcuni sostenitori della gravità quantistica pensano che questo lavoro abbia dei meriti.

"La ragione per cui questo lavoro mi interessa non è davvero perché crederei che la gravità sia classica", afferma Flaminia Giacomini dell'ETH Zurigo. Il risultato, dice, è interessante indipendentemente dal fatto che la gravità venga considerata classica o quantistica. Infatti, affinché un esperimento possa affermare con sicurezza che la gravità è quantistica, gli scienziati devono comprendere le possibilità per la gravità classica. "Solo in questo modo saremo in grado di dimostrare in modo forte che la gravità non è compatibile con una descrizione classica".