Un gatto di Schrödinger in zaffiro dimostra che gli effetti quantistici possono essere scalati.

In linea con la grande tradizione dei gatti cicciottelli, un nuovo “gatto” quantistico appena creato è particolarmente massiccio, almeno per il regno quantistico.

Gli scienziati hanno posto un pezzo di cristallo di zaffiro sussultante in quello che è noto come stato di “gatto”, in cui un oggetto esiste contemporaneamente in due diversi stati. Una situazione che ricorda il gatto immaginario preferito dai fisici, il gatto di Schrodinger, noto per essere vivo e morto allo stesso momento.

Il nuovo gatto di zaffiro ha un peso relativamente elevato di 16 microgrammi, riferiscono i fisici nell'edizione di Science del 21 aprile. Si tratta di una quantità vicina alla metà della massa di un ciglio e di più di 100 trilioni di volte la massa dei gatti quantistici creati in precedenza con le molecole. “Abbiamo raggiunto un nuovo regime in cui apparentemente funziona la meccanica quantistica”, afferma il fisico Yiwen Chu dell'ETH di Zurigo.

In una parabola quantistica immaginata negli anni Trenta dal fisico Erwin Schrödinger, un gatto viene intrappolato in una scatola e, a causa degli effetti quantistici, finisce per essere vivo e morto allo stesso momento. Questo scenario paradossale non accade nel mondo reale. Sebbene le particelle quantistiche siano capaci di esistere contemporaneamente in due stati distinti, ciò che viene definito sovrapposizione, questi effetti si lavano per oggetti della grandezza dei gatti.

Gli effetti quantistici sono tipicamente limitati ad atomi, molecole e simili. Il mondo quotidiano visibile agli occhi umani non presenta proprietà quantistiche. Gli scienziati possono convincere certi oggetti minuscoli ad esibire caratteristiche quantistiche. Ma gli scienziati ancora non comprendono appieno il confine tra il regno quantistico e quello non quantistico.

“Abbiamo appena cominciato a comprendere quell'intermedio regime'', afferma Benjamin Sussman dell'Università di Ottawa, che non è stato coinvolto nel nuovo studio. “È di grande interesse vedere come questi sistemi quantistici scalino e come si comportino”.

Gli stati di gatto sono una particolare varietà di comportamento quantistico che si avvicinano all'idea di Schrödinger. Sono sovrapposizioni di due stati distinti secondo la fisica classica che descrive il mondo quotidiano, come ad esempio un gatto vivo o morto, piuttosto che due stati che esistono solo nel dominio quantistico, come i livelli energetici di un atomo.

Nel nuovo esperimento, i ricercatori hanno fatto vibrare una parte di un cristallo di zaffiro in modo tale che i suoi atomi si muovessero in due direzioni contemporaneamente. Una distinzione che “cattura lo spirito” del gatto di Schrödinger, afferma Chu.

Le vibrazioni erano confinate all'interno di una striscia del cristallo composta da 100 milioni di miliardi di atomi, sufficientemente grande affinché, se estratta dal resto del cristallo, sarebbe visibile a occhio nudo, afferma Chu.

Tuttavia, le oscillazioni degli atomi erano piccole, circa un milionesimo di miliardesimo di millimetro, non proprio la scala degli oggetti quotidiani. Altre dimostrazioni di stati di gatto hanno dimostrato una separazione spaziale molto più grande, nonostante siano composte da meno atomi.

In futuro, Sussman afferma di voler vedere i ricercatori non solo aumentare la massa, ma anche la dimensione delle oscillazioni. “Sarà davvero difficile ma molto interessante”.