Un esperimento rivoluzionario sull’Entanglement quantistico
Un esperimento condotto da un gruppo di fisici guidati dalla professoressa Regina Demina dell’Università di Rochester ha prodotto un risultato significativo relativo all’entanglement quantistico, o correlazione quantistica, un effetto che Albert Einstein definiva “azione spettrale a distanza”.
L’entanglement riguarda il comportamento coordinato di particelle minuscole che hanno interagito, ma che poi si sono allontanate. Misurare le proprietà – come la posizione, la quantità di moto o la rotazione – di una delle coppie di particelle separate cambia istantaneamente i risultati dell’altra particella, indipendentemente dalla distanza che le separa. In effetti, lo stato di una particella entangled, o qubit (contrazione di quantum bit), è inseparabile dall’altro.
Una scoperta innovativa
Tradizionalmente, l’entanglement quantistico è stato osservato tra particelle stabili, come fotoni o elettroni. Tuttavia, Demina e il suo gruppo hanno aperto nuove strade scoprendo che l’entanglement persiste anche tra i quark top instabili e i loro partner di antimateria a distanze maggiori di quelle coperte dalle informazioni trasferite alla velocità della luce. I ricercatori hanno osservato la correlazione della rotazione tra queste particelle, dimostrando così ciò che Einstein descrisse come “spettrale azione a distanza”.
Collaborazione al CERN
La scoperta è stata riportata dalla collaborazione Compact Muon Solenoid (CMS) presso il Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN), dove è stato condotto l’esperimento. “La conferma dell’entanglement quantistico tra le particelle fondamentali più pesanti, i quark top, ha aperto una nuova strada per esplorare la natura quantistica del nostro mondo a energie ben oltre ciò che è accessibile“, si legge nel rapporto.
Il CERN, situato vicino a Ginevra, in Svizzera, è il più grande laboratorio di fisica delle particelle al mondo. La produzione di quark top richiede energie molto elevate accessibili solo al Large Hadron Collider (LHC), che consente agli scienziati di inviare particelle ad alta energia lungo un binario sotterraneo di 27 chilometri a una velocità prossima a quella della luce.
Implicazioni per la scienza dell’informazione quantistica
Il fenomeno dell’entanglement è diventato il fondamento di un fiorente campo della scienza dell’informazione quantistica, con ampie implicazioni in aree come la crittografia e l’informatica quantistica. Sebbene i quark top, ciascuno pesante come un atomo d’oro, possano essere prodotti solo tramite collisori come l’LHC e non siano utilizzabili per costruire un computer quantistico, studi come quelli condotti da Demina possono far luce sulla durata dell’entanglement e su come questo venga trasmesso alle particelle “figlie” o ai prodotti di decadimento.
Una visione per il futuro
I teorici ritengono che l’universo fosse in uno stato entangled dopo la sua fase iniziale di rapida espansione. Il risultato osservato da Demina e dai suoi ricercatori potrebbe aiutare a comprendere cosa abbia portato alla perdita della connessione quantistica nel nostro mondo.
Divulgazione e collaborazione
Demina ha illustrato i risultati del suo gruppo con un video sui canali social della collaborazione CMS. Ha usato l’analogia di un re indeciso che invia messaggi contrastanti ai suoi sudditi, simile allo stato d’animo dei quark top e dei loro partner anti-top che sono entangled e conoscono lo stato l’uno dell’altro in qualsiasi momento.
I ricercatori di Rochester hanno una lunga storia al CERN come parte della collaborazione CMS, continuando a contribuire a importanti scoperte nel campo della fisica delle particelle. Recentemente, un altro team di Rochester ha raggiunto un traguardo significativo nella misurazione dell’angolo di mescolamento elettrodebole, una componente cruciale del modello standard della fisica delle particelle.
