Più approfondiamo la meccanica quantistica, più il mondo diventa strano!
Kevin Michel
Dal momento che il nostro mondo è così vario e unico da un luogo all'altro, non dovrebbe sorprenderci che ci siano molte discipline accademiche da studiare. La matematica è per i pensatori logici e analitici, la storia e le lingue sono per coloro che vogliono approfondire gli aspetti culturali argomenti scientifici come chimica, fisica e biologia sono riservati a coloro che desiderano esplorare il vasto pianeta che chiamiamo casa.
Inoltre, la maggior parte delle discipline accademiche non sono statiche ed evolvono costantemente. Ad esempio, grazie alle menti brillanti che lavorano 24 ore su 24 alle loro ricerche, vengono sviluppate nuove teorie in ambito scientifico in materie come la fisica e la matematica.
Pertanto, senza ulteriori indugi, nell'articolo di oggi esamineremo le scoperte più recenti nel settore della fisica quantistica!
Che cos'è la scienza quantistica?
Per non lasciare indietro nessuno dei nostri lettori, rispondiamo prima a una domanda essenziale: cos'è la scienza quantistica? Conosciuta anche come meccanica quantistica, la scienza quantistica è una disciplina che consente agli scienziati di fornire una spiegazione e una descrizione delle proprietà fisiche della natura, come gli atomi e le particelle subatomiche.
Vale la pena ricordare che la scienza quantistica è il fondamento delle seguenti sottodiscipline:
- Chimica quantistica
- Teoria dei campi quantistici
- Tecnologia quantistica
- Scienza dell'informazione quantistica
Se sei interessato ad approfondire a livello accademico queste materie, qui trovate un approfondimento sui titoli per diventare fisici quantistici!
Ma chi sono i padri fondatori le cui scoperte hanno gettato le basi per la fisica quantistica? Molti ritengono che Niels Bohr e Max Planck siano i responsabili della scoperta della teoria quantistica con le loro ricerche approfondite, che valsero loro un premio Nobel per la fisica per il loro lavoro sui quanti. Inoltre, Albert Einstein è considerato il terzo padre fondatore della fisica quantistica perché ha descritto la luce come quanti nella sua teoria dell'effetto fotoelettrico; per questa scoperta vinse nel 1921 il Premio Nobel.
Per comprendere la questione in modo più efficace bisogna sottolineare che la fisica quantistica di fatto costituisce la base teorica della fisica moderna perché tenta di spiegare la natura e il comportamento della materia e dell'energia a livello atomico e subatomico. Come imparerai durante le ripetizioni fisica online, gli scienziati quantistici hanno impiegato decenni nel fare ricerca sull'energia per giungere ad alcune scoperte che illumineranno la nostra comprensione del mondo fisico.
Ma quali sono state le scoperte principali della scienza e della tecnologia quantistica dello scorso anno? Scopriamole insieme!
Quali sono state le principali scoperte della scienza e della tecnologia quantistica del 2022?
Dal momento che ci sono migliaia di scienziati e fisici quantistici che lavorano in tutto il mondo e fanno ricerche approfondite sulla meccanica quantistica, ogni anno vengono condotti esperimenti intriganti e alcuni di loro conducono a risultati fantastici e all'avanguardia.
Diamo un'occhiata agli sviluppi del 2022 nell'ambito della scienza quantistica e sulle tecnologie a essa connesse riportati dalla rivista Physics World.
1. Rilevatore Unruh-deWitt e stati di sovrapposizione quantistica dei buchi neri
Nel loro ultimo lavoro, riportato su Physical Review Letters, Joshua Foo e Magdalena Zych dell'Università del Queensland insieme a Cemile Arabaci e Robert Mann dell'Università di Waterloo delineano quello che descrivono come un nuovo quadro operativo per lo studio delle sovrapposizioni spazio-temporali. Nelle loro ricerche si sono concentrati sugli effetti dello stato quantico di un buco nero sul comportamento di uno specifico dispositivo fisico chiamato rilevatore Unruh-deWitt. Ciò a cui i ricercatori sono giunti consiste nell’aver dimostrato la probabilità di eccitazione del rivelatore possa rivelare una proprietà genuinamente quanto-gravitazionale di un buco nero quantistico.
La sovrapposizione quantistica non è solo una proprietà delle particelle subatomiche ma anche degli oggetti più massicci dell'universo. Questa è la loro conclusione dopo aver calcolato la risposta ipotetica di un rivelatore di particelle posto a una certa distanza da un buco nero. I ricercatori affermano che il rilevatore vedrebbe nuovi segni di spazio-tempi sovrapposti, il che implica che il buco nero potrebbe avere due masse diverse contemporaneamente.
2. L’universo è…un’ologramma!
In un articolo pubblicato su "Scientific American" Mark Van Raamsdonk, fisico teorico all'Università della British Columbia, si è detto molto fiducioso rispetto alla possibilità che si possa arrivare a una teorizzazione che permetta una convergenza tra meccanica quantistica e teoria della relatività. Le recenti evoluzioni della fisica fanno sperare in una possibilità concreta di poter sviluppare una teoria della gravità quantistica capace di accostare e fondere la relatività generale di Einstein con la meccanica quantistica… portandoci ad affermare che il nostro universo potrebbe essere in realtà un ologramma!
3. Dal principio di unitarietà al principio isometrico
I fisici stanno di fatto riscrivendo una regola quantistica che si sta rivelando obsoleta."L'unitarietà nella gravità quantistica è una questione molto aperta", ha affermato Bianca Dittrich, teorica presso il Perimeter Institute for Theoretical Physics di Waterloo, in Canada. Il problema principale è che l'universo si sta espandendo, e questa espansione è ben descritta dalla relatività generale. Ma significa che il futuro del cosmo sembra totalmente diverso dal suo passato, mentre l'unitarietà richiede una simmetria ordinata tra passato e futuro a livello quantico. Il principio di unitarietà afferma che quando le particelle interagiscono, la probabilità di tutti i possibili risultati deve sommarsi al 100%. L'unitarietà limita fortemente il modo in cui gli atomi e le particelle subatomiche potrebbero evolversi di momento in momento. Andrew Strominger e Jordan Cotler dell'Università di Harvard sostengono invece, in modo piuttosto innovativo, che un principio chiamato isometria possa accogliere un universo in espansione, pur soddisfacendo i severi requisiti che per primi hanno reso l’unitarietà una luce guida. La teoria “isometrica” aiuterebbe a combinare la malleabilità dello spazio-tempo con le ampiezze della teoria quantistica. Siamo forse di fronte a un cambio di paradigma? Scoprilo durante le prossime lezioni di fisica!
Qual è il futuro nella fisica quantistica?
Sebbene la maggior parte delle persone non abbia familiarità con la meccanica quantistica, vale la pena affermare che è pronta a conquistare il futuro e trasformare molti aspetti della tecnologia. Com'è quello? Secondo ricercatori, esperti del settore e fisici quantistici, le tecnologie quantistiche risolveranno molteplici problemi presenti nei dispositivi e nei sistemi tecnologici moderni.
Le tecnologie quantistiche cambieranno l'uso di molte cose che stiamo attualmente utilizzando; tuttavia, molti paesi come la Cina, gli Stati Uniti e il Canada hanno stanziato fondi ingenti per fare ricerca nell'ambito di alcune sottodiscipline della meccanica quantistica:
- Sensori quantistici: attraverso l'utilizzo di sensori quantistici verranno create tecnologie per misurare stimoli, come il flusso di campi magnetici o i segnali ad alta frequenza. I sensori quantici possono essere utilizzati per rilevare la sclerosi multipla in fase iniziale, monitorare e fornire avvisi avanzati sull'attività vulcanica e aiutare i veicoli a guida autonoma a determinare l'ambiente circostante.
- Comunicazione quantistica: la comunicazione quantistica può essere utilizzata per la distribuzione di chiavi quantistiche (QKD), che consiste nello scambio di chiavi segrete per la crittografia e l'autenticazione. I dati crittografati vengono inviati come bit classici, ma la chiave di decrittazione viene codificata e inviata in uno stato quantico utilizzando qubit. Qualsiasi attività esterna fermerebbe lo stato quantico, il che significa che le comunicazioni sono ultra sicure e protette.
- Calcolo quantistico: attingendo al calcolo quantistico i sistemi informatici potrebbero svolgere compiti che altrimenti richiederebbero molto più tempo per essere completati. Ad esempio, di recente, Google ha affermato che il suo processore quantistico Sycamore avrebbe impiegato solo 200 secondi per risolvere un compito specifico che avrebbe richiesto al miglior supercomputer del mondo 10.000 anni per essere completato ... tutto ciò è impressionante! Il computer quantistico è il futuro!
Vale la pena affermare che poiché utilizziamo costantemente dispositivi elettronici, l'informatica quantistica è di gran lunga la più importante di tutta la ricerca quantistica. Pertanto, non dovrebbe sorprenderci se nei prossimi anni vedremo ulteriori sviluppi nella fisica quantistica. La scienza quantistica è pronta a rivoluzionare drasticamente la comunicazione, la risoluzione dei problemi e l'elaborazione delle informazioni nei prossimi decenni!
Come saperne di più sulle scoperte della scienza quantistica?
Ti piace molto questo articolo e ti stai chiedendo dove puoi trovare maggiori informazioni sulle scoperte della scienza quantistica? Se è così, non sei solo perché la meccanica quantistica è un campo stratificato che fa appello a tutti i tipi di persone, anche a coloro che di solito non sono incuriositi da argomenti legati alla scienza.
Tuttavia non temere: Superprof è qui per aiutarti!
Qui di seguito rioportiamo alcune risorse online affidabili in cui puoi scoprire di più sui nuovi sviluppi della fisica quantistica:
- The Independent: una rivista di notizie con sede nel Regno Unito che offre informazioni su tantissimi argomenti. The Independent ha una sezione di fisica quantistica sul proprio sito che è molto aggiornata!
- Phys.org: un blog scientifico su misura per le persone che desiderano acquisire maggiori informazioni sulla fisica quantistica e su altri argomenti. Ci sono post di blog pubblicati quotidianamente che discutono di fisica quantistica.
- Science News: un altro sito web informativo che parladi tutto ciò che riguarda la scienza. Troverai notizie di fisica quantistica rilevanti e interessanti.
Queste riviste offrono la possibilità di fare un abbonamento online, il quale permette di accedere a tutti i contenuti, realizzati da autori esperti del settore.
Per rimanere aggiornati, il nostro consiglio è anche quello di procurarti i libri che ogni anno vengono pubblicati, spesso in lingua inglese, a tema scienza quantistica: le opere disponibili sono sempre di più! Cosa aspetti a riempire il tuo carrello Amazion con tutte le ultime opere sulla fisica?
In conclusione, grazie alle menti brillanti che operano nel settore della fisica quantistica, questa disciplina fiorisce costantemente e diventa sempre più stratificata e interessante, e soprattuto capace di aprire grandi possibilità lavorative per i fisici!
Staremo a vedere quali sorprese ci riserverà nel 2023!
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bello eccezionale diamo alle persone nuovi orizzonti
Grazie Giovanni!
Perché nessuno parla in TV di Federico Faggin che dice di aver trovato la chiave di lettura di tutta la fisica quantistica rendendola facile da capire anche per un bambino? Teoria da verificare, ma lo dice un nominato al Nobel.
Federico Faggin è una figura straordinaria nel campo della tecnologia, soprattutto noto per il suo lavoro sul primo microprocessore, ma il suo contributo alla fisica quantistica e alla filosofia della mente ha ricevuto meno attenzione mediatica, nonostante la sua importanza. La sua teoria, che cerca di rendere la fisica quantistica più comprensibile, è sicuramente interessante, ma la mancanza di copertura mediatica potrebbe dipendere dal fatto che queste teorie non sono ancora state ampiamente verificate o accettate dalla comunità scientifica.
In TV, solitamente si tende a parlare di scoperte già consolidate e verificate, mentre le teorie più speculative possono ricevere meno visibilità fino a quando non ottengono maggior consenso. Tuttavia, se Faggin riuscirà a dimostrare in modo convincente le sue idee, è possibile che in futuro ci sarà più spazio per parlarne.