La teoria dei quanti ha profondamente rivoluzionato la visione scientifica della realtà, ma è stata una rivoluzione non solo per la scienza, ma anche per la filosofia e per la conoscenza intuitiva del mondo.

Nell’infinitamente piccolo, la materia si comporta apparentemente in modo del tutto eccentrico. Tutto ciò che esiste è fatto di molecole. Le molecole sono aggregazioni di atomi, che a loro volta sono assemblaggi di protoni, neutroni ed elettroni ma quando le si osserva in scala nanometrica queste particelle di materia si comportano in modo molto diverso dai grandi assemblaggi che formano.

Un elettrone o un fotone (“granello di luce”) è in grado di passare attraverso due fori contemporaneamente, di trovarsi in più luoghi simultaneamente o di ruotare in più direzioni allo stesso tempo. Ancora più strano, queste particelle sembrano essere in grado di comunicare istantaneamente da un punto all’altro dello spazio anche a distanze siderali.

La teoria quasi “magica” della meccanica quantistica però funziona perfettamente e si accorda bene con i dati sperimentali, perché oltre a descrivere il mondo degli atomi e delle molecole con precisione impeccabile, ha già moltissime applicazioni, dai laser alla risonanza magnetica, dall’energia nucleare all’ingegneria genetica, dai classici computer alla progettazione dei futuri computer quantistici, ma sono molti gli aspetti che ancora non riusciamo a comprendere e che ci lasciano sbalorditi. In un certo senso è più vera della nostra intuizione.

Sappiamo per certo però che la realtà o quella che chiamiamo visione classica del mondo, non è come ci appare. Questo è il motivo per cui ho deciso di realizzare appositamente per questa occasione un lavoro spettacolare intitolato Quantum Quircks per la facciata del Building in grado di evidenziare i principali paradossi e le stranezze del regno quantico. E’ proprio su ordini di grandezza infinitamente piccoli, cioè sotto una certa scala nanometrica, che iniziano a manifestarsi proprietà ed effetti che non potrebbero esistere nel nostro macro-mondo della fisica classica.

Ho scelto pertanto di affrontare gli aspetti più sorprendenti e misteriosi del mondo quantico e ho descritto ciascun esperimento attraverso una serie di immagini che incuriosiscono e sensibilizzano un vasto pubblico sui temi più attuali della scienza. Il tutto divulgato attraverso forme giocose e particolarmente coinvolgenti.

Il progetto, realizzato con la consulenza scientifica di Fabio Truc, fisico teorico, docente universitario e ricercatore, ha una durata complessiva di 2 minuti e 30 secondi

Il lavoro è diviso in sei capitoli qui descritti:

1. Entanglement: termine coniato da Erwin Schrödinger nel 1935 e in meccanica quantistica indica un legame fra particelle e ne descrive le proprietà come fossero un un’unica entità. Qualsiasi azione o misura sulla prima ha un effetto istantaneo anche sulla seconda (e viceversa) anche se si trovano a enormi distanze tra loro. Sino a quando le due particelle non vengono osservate, rimangono “aggrovigliate” e solo la presenza di un osservatore è in grado di interferire e di “calarle nella realtà”.
2. Doppia Fenditura: L’esperimento della doppia fenditura è una variante dell’esperimento dello scienziato Thomas Young che permette di mostrare il dualismo onda-particella della materia. Se questo esperimento viene avviato con una sola fenditura aperta, le particelle danno un risultato corpuscolare, cioè sembrano comportarsi come “pallini”. Invece, se entrambe le fessure vengono aperte, il risultato cambia radicalmente e si comportano come onde e non più come particelle. Ma le cose diventano ancora più bizzarre quando viene inserito un rilevatore ottico poiché il comportamento torna a essere quello di particelle ovvero di “pallini”.
3. Effetto Tunnel: L’effetto tunnel quantistico consiste nel fatto che una particella quantistica (elettrone o fotone), in determinate condizioni, riesce a superare una barriera sebbene in linea di principio non abbia abbastanza energia per farlo. Questo risultato sarebbe impossibile nella fisica classica.
4. Funzione d’onda: La funzione d’onda permette di definire i diversi stati in cui si può trovare una particella. La particella può trovarsi ovunque all’interno dell’onda, ma la sua posizione è associata a una certa probabilità di esistere in un dato luogo in un certo istante. Essa non ha una posizione determinata, ma solo una probabilità di essere in una certa posizione. L’essere ovunque ma con diverse probabilità ne evidenzia la sua natura ondulatoria. La particella è sia onda che corpuscolo.
5. Orbitali atomici: Gli orbitali atomici sono funzioni matematiche che descrivono la natura ondulatoria dell’elettrone nell’atomo. Nel caso dell’onda associata all’elettrone nell’atomo, rappresenta la probabilità di trovare l’elettrone in una determinata posizione.
6. Neutrini: Sono particelle elementari, però non fanno parte degli atomi che compongono la materia, sono all’esterno di essa. Sono indivisibili (cioè non sono composte di particelle ancora più semplici) e sono prive di carica elettrica: dunque sono neutre. E, soprattutto, hanno una massa estremamente piccola. L’oscillazione del neutrino rappresenta quello strano fenomeno, premiato tra l’altro con il Nobel nel 2015 a Takaaki Kajita e ad Arthur B. McDonald, per cui queste particelle elementari subatomiche esistono in tre varianti (elettronico, muonico e tauonico) possono cambiare identità mentre viaggiano nello spazio. Sono insomma dei Neutrini trasformisti.