Giocare per la scienza
La meccanica quantistica può essere molto divertente: Chiunque abbia qualche minuto da dedicare a un videogioco il 30 novembre contribuirà attivamente a chiarire una questione fisica fondamentale su cui Albert Einstein e Nils Bohr hanno discusso. Il professor Andreas Wallraff dell'ETH spiega in cosa consiste il Big Bell Test.
L'ETH News: Signor Wallraff, lei e il suo laboratorio partecipate al Big Bell Test? In cosa consiste questo test?
Andreas Wallraff: Il Big Bell Test è un esperimento su larga scala che coinvolge undici istituzioni scientifiche in tutto il mondo e almeno 30.000 partecipanti da tutto il mondo. Il suo scopo è quello di fornire un'ulteriore conferma della meccanica quantistica.
Esistono ancora dubbi di principio sulla meccanica quantistica?
La meccanica quantistica postula alcuni fenomeni che sembrano molto strani e che vanno completamente contro la nostra esperienza quotidiana. Ad esempio, postula che le proprietà degli oggetti cambino non appena li osserviamo. Albert Einstein non riusciva a capacitarsi di questa idea, mentre Niels Bohr accettava questo strano comportamento. All'epoca la meccanica quantistica era oggetto di un acceso dibattito.
Nel 1964, il fisico John Bell propose un esperimento che avrebbe potuto rispondere in modo definitivo alla domanda se nel mondo microscopico degli atomi e dei fotoni valesse la meccanica quantistica o la fisica classica. Questo cosiddetto test di Bell è già stato eseguito diverse volte e il risultato è sempre stato a favore della meccanica quantistica.
Quindi è tutto chiaro?
Esattamente no. Come ogni esperimento, anche questi test di Bell si basavano su alcune ipotesi. Quindi, nonostante i risultati positivi, c'erano ancora delle piccole lacune. In altre parole, è possibile che la meccanica quantistica sia ancora incompleta o addirittura sbagliata.
E il Big Bell Test dovrebbe ora colmare queste lacune?
Negli ultimi anni sono già state colmate diverse lacune. Ora si tratta di eliminare un altro punto critico. L'idea di base del test di Bell è la seguente: Se due oggetti di meccanica quantistica - ad esempio i fotoni - sono entangled l'uno con l'altro, secondo la meccanica quantistica si può dedurre dall'osservazione di una particella in quale stato si trova l'altra particella in quel momento. Nel test di Bell, le due particelle entangled vengono misurate simultaneamente e, se la meccanica quantistica è corretta, i valori misurati delle due particelle sono più vicini tra loro di quanto sarebbe possibile secondo la fisica classica.
Un aspetto importante di questo test è che le misure devono essere randomizzate. Finora la casualità è stata determinata da un dispositivo che si basa anche sui principi della meccanica quantistica. Ciò comporta un'incertezza fondamentale: potrebbe teoricamente accadere che questo dispositivo funzioni in modo errato e che quindi i risultati confermino solo la meccanica quantistica. Per questo motivo, si sta ora cercando di stabilire quando verranno effettuate le misurazioni.
Gli esseri umani possono garantire la casualità?
L'assunto di base del Big Bell Test è che le persone hanno il libero arbitrio e quindi generano indipendentemente numeri che sono complessivamente casuali.
Come funziona esattamente l'esperimento?
Il 30 novembre, i soggetti del test giocano per qualche minuto a un piccolo videogioco sul loro computer o cellulare. I giocatori generano una sequenza di 0 e 1. I dati vengono poi inviati all'ETH. pagina esternaIstituto di Scienze Fotoniche e da lì distribuiti agli undici laboratori partecipanti, dove i ricercatori eseguono gli esperimenti corrispondenti. Anche noi dell'ETH di Zurigo effettueremo delle misurazioni nel nostro laboratorio in questa giornata. Utilizzeremo circuiti elettronici superconduttori come oggetti di meccanica quantistica.
Cosa spera di ottenere da questo esperimento?
Sarei molto sorpreso se il risultato fosse a favore della meccanica quantistica. Mi aspetto quindi che questa teoria venga confermata ancora una volta. Spero anche che questo esperimento aumenti l'interesse per la meccanica quantistica e che si riesca a stimolare la curiosità di quante più persone possibile ad approfondire questa parte della fisica. È davvero un mondo affascinante!
Big Bell Test - come partecipare
Il Big Bell Test avrà luogo il 30 novembre 2016. In questo giorno, almeno 30.000 persone dovranno utilizzare un videogioco per generare una sequenza di numeri il più possibile casuale, che sarà poi utilizzata per l'esperimento. Il sito web del test contiene anche molte informazioni interessanti sul mondo della fisica quantistica.