Anche gli atomi “obbediscono” a gravità come nell’esperimento di Galileo
L'esperimento del padre della scienza moderna è stato riprodotto lasciando cadere nel vuoto degli atomi e dimostra che le leggi della gravitazione previste dalla teoria della relatività di Einstein valgono anche nel mondo dell’infinitamente piccolo. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Communications e coordinato dall’Italia, nello stesso tempo dà anche torto allo scienziato tedesco e al suo scetticismo nei confronti della fisica quantistica
Anche gli atomi “obbediscono” alla gravità. Uno dei più celebri esperimenti di Galileo Galileo, quello della caduta dei gravi, è stato riprodotto lasciando cadere nel vuoto degli atomi e dimostra che le leggi della gravitazione previste dalla teoria della relatività di Einstein valgono anche nel mondo dell’infinitamente piccolo. Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Communications e coordinato dall’Italia, nello stesso tempo dà anche torto ad Einstein e al suo scetticismo nei confronti della fisica quantistica. “La teoria di Einstein era stata sviluppata per oggetti classici, come pianeti, stelle e onde gravitazionali, ma finora nessuno aveva mai verificato se le stesse leggi della gravità valessero anche nei sistemi quantistici”, ha osservato il coordinatore della ricerca, Guglielmo Tino, dell’università di Firenze. L’esperimento, chiamato “Magia”, è stato condotto in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).
Condotto in collaborazione l’Agenzia Spaziale Europea (Esa) e le università di Bologna, Vienna e quella australiana di Queensland, l’esperimento lascia già intravedere una ricaduta concreta, con lo sviluppo di sensori basati su tecnologie quantistiche per studiare i possibili precursori dei terremoti, il movimento del magma nei vulcani e per cercare i giacimenti minerari. I prototipi sono già stati messi a punto da una spin off dell’università di Pisa.
Nell’esperimento Magia Advanced sono stati fatti cadere nel vuoto atomi dalla proprietà singolari perché hanno nello stesso tempo due masse diverse e si trovano in due stati di energia diversi: una condizione comune nel mondo della fisica quantistica e che è analoga a quella del paradosso del gatto di Schroedinger che può essere vivo e morto nello stesso tempo. La novità è che atomi così stravaganti obbediscono alle leggi della gravità pensate per il mondo dei grandi oggetti. “Non era mai stato fatto nulla di simile finora”, ha detto Tino. “È un risultato interessante – ha aggiunto – perché dal punto di vista teorico la relatività generale riesce a spiegare la gravità, mentre la meccanica quantistica spiega i sistemi microscopici: non ci sono teorie che funzionino per entrambi i sistemi e, in assenza di una teoria unificante, abbiamo fatto una verifica sperimentale”.
Il punto di partenza è stato il principio di equivalenza di Einstein alla base della teoria della relatività generale e fondamentale per la comprensione della gravità e dello spazio-tempo. “Questo principio – ha spiegato Tino – implica l’equivalenza tra la massa inerziale e la massa gravitazionale e quindi che tutti i corpi cadono allo stesso modo”. Per metterlo alla prova anche nel mondo dell’infinitamente piccolo i ricercatori hanno fatto cadere nel vuoto atomi di rubidio raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto. Hanno così riprodotto su una scala piccolissima una situazione analoga a quella dell’esperimento della caduta dei gravi di Galileo. “L’esperimento ha verificato che atomi in stati quantistici diversi cadono allo stesso modo, raggiungendo una precisione estremamente elevata”.