Il re tra tutti i princìpi della meccanica quantistica elaborato da Heisenberg, è stato aggirato con un esperimento messo a punto da Giorgio Colangelo, fisico abruzzese approdato nel team di Morgan Mitchell dell’Institute of Photonic Sciences (Icfo) a Barcellona.

I risultati pubblicati su Nature avranno notevoli applicazioni in campo fisico e medico, con una notevole capacità di migliorare la sensibilità nelle risonanze magnetiche o negli orologi atomici.

Noi l’abbiamo intervistato per farci raccontare come è stato possibile aggirare l’affascinante principio che da quasi un secolo divide fisici e filosofi.

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Qual è il filo rosso che lega un gruppo di scienziati tutti molto giovani ad Heisenberg e qual è la vera importanza del suo principio?

Il nostro gruppo si occupa di questioni fondamentali relative alla fisica quantistica che hanno  interesse scientifico e importanza tecnologica.

Noi per esempio usiamo gli atomi come fossero un sensore precisissimo per misurare campi magnetici esterni.

A tali livelli di precisione il principio di indeterminazione di Heisenberg  impone dei limiti fondamentali nella misura delle cose: quando misuro la posizione di un atomo disturbo intrinsecamente la sua velocitá, per cui le due cose non si possono mai conoscere allo stesso tempo.

Lo stesso accade nella misura dell’ampiezza di un segnale ottenuto dallo spin di un atomo e l’angolo della sua orientazione, che sono due quantità fondamentali in tecniche di grande importanza tecnologica, come la risonanza magnetica nucleare o quelle usate negli orologi atomici, che servono per esempio a sincronizzare i GPS.

Cosa vuol dire aggirare il principio di Heisenberg?

Vuol dire che il principio di Heisenberg rimane valido, ma che in alcuni casi è possibile misurare il segnale prodotto dagli atomi in modo molto più preciso rispetto a quello si pensava fosse un limite fondamentale.

Cosa hanno indicato i risultati sperimentali del vostro esperimento che ricadute avranno nei vari campi della fisica?

Abbiamo dimostrato che in opportune configurazioni degli atomi rispetto al campo magnetico, è possibile misurare il loro segnale raggirando il principio di Heisenberg.

Adottando il nostro schema di misura sarà possibile misurare segnali con precisione molto maggiore: questo potrà avere ripercussioni nei campi più diversi, dalla rivelazione delle onde gravitazionale, ai campi magnetici prodotti dalla attività celebrale.

Come verranno influenzati i prossimi sensori magnetici?

Spero adottino lo schema di misura che abbiamo proposto.

Il principio ha un legame molto stretto con l’idea di errore. Uno scienziato del vostro laboratorio che rapporto ha con gli errori?

L’errore é ciò che ci permette di imparare a capire dove abbiamo sbagliato e proprio grazie a quello possiamo migliorare: il successo di un esperimento arriva solo grazie al fallimento di molti altri.

D’altra parte l’errore é nel DNA della scienza: una teoria scientifica per essere tale deve poter essere sperimentata ed eventualmente falsificata, altrimenti sarebbe un dogma.

Cos’è e cosa significa incertezza quantistica?

Significa che fino a quando non misuriamo qualcosa non ha senso fare congetture su che proprietà abbia.

In gruppi di lavoro del genere si sperimenta il valore dell’internazionalità: a Barcellona cosa ti colpisce di più dei tuoi colleghi stranieri?

La diversità. Ci vogliono competenze diverse perché un esperimento abbia successo.

Ho colleghi dai 5 continenti e lavorare con loro mi ha aiutato a scoprire la ricchezza dalle varie culture. E questo  aiuta a rispettare gli altri e ad abbattere le barriere dei nazionalismi che oggi vogliono dividerci.

Gianluigi Marsibilio