Ascolta gli Atomi Acustici Quantistici – Un Nuovo Modo per Studiare i Segreti dell’Universo

Modellare il mondo quantistico è tutt’altro che facile. Le peculiarità fisiche della meccanica quantistica sono molto lontane dal mondo che abitiamo, e ci sono sistemi la cui complessità va oltre le descrizioni matematiche. Le proprietà quantistiche degli stati solidi sono un problema notoriamente spinoso. Ora, i ricercatori hanno trovato un modo per simularle usando onde sonore e un metamateriale. I metamateriali sono materiali che possiedono proprietà esotiche, e il metamateriale assemblato presso l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ha capacità acustiche intriganti. Il team ha costruito questo primo test del metamateriale, composto da 16 piccoli cubi, o “atomi acustici”, con aperture per posizionare altoparlanti o microfoni. Un risultato specifico in un sistema quantistico è dato dalla sua onda di probabilità quantistica. Queste possono essere in sovrapposizione, un fenomeno reso famoso dall’esperimento del gatto quantistico, dove un gatto in una scatola con un veleno attivato quantisticamente è sia morto che vivo secondo la meccanica quantistica. È la misurazione che fa collassare il sistema in uno stato specifico, quindi studiare il sistema com’è – beh, è spesso impossibile. Il sistema di atomi acustici quantistici ideato da questi ricercatori vuole sondare queste onde di probabilità senza disturbarle. Lo fanno usando onde sonore, grazie al metamateriale, che ha le proprietà giuste per imitare il mondo quantistico. Il lavoro è affascinante, ma eravamo curiosi di sapere se potevamo effettivamente sentire le differenze noi stessi, quindi abbiamo chiesto ai ricercatori una registrazione dell’esperimento. “Abbiamo fondamentalmente inviato ‘blip’ acuti, singole frequenze o rumore bianco attraverso il metamateriale attivo – in realtà non ho mai provato a ‘sentire’ i risultati fino a quando non me lo avete chiesto,” ha detto Mathieu Padlewski, un ricercatore laureato presso EPFL, a IFLScience. “L’installazione sperimentale è composta da 16 risonatori acustici con microfoni posizionati davanti a ciascuno di essi – ho arbitrariamente impostato il canale audio sinistro sull”atomo’ 4 e il canale destro sull’atomo 5 così potete sentire cosa succede tra due ‘atomi’ vicini quando vengono eccitati con una delle tre sorgenti.” L’installazione sperimentale mostra alcuni degli atomi acustici del sistema in una linea. Il sistema stesso può essere espanso oltre l’attuale configurazione lineare per comprendere i materiali solidi e come le loro proprietà macroscopiche emergono dal mondo quantistico. Non devono nemmeno affrontare le limitazioni della meccanica quantistica; il team crede che il sistema acustico possa avere applicazioni ben oltre la fisica dello stato solido. “Abbiamo essenzialmente costruito un parco giochi ispirato alla meccanica quantistica che può essere regolato per studiare vari sistemi. Il nostro metamateriale è composto da elementi attivi altamente regolabili, permettendoci di sintetizzare fenomeni che vanno oltre il regno della natura,” ha detto Padlewski in una dichiarazione. “Le potenziali applicazioni includono la manipolazione delle onde e la guida dell’energia per le telecomunicazioni, e l’installazione potrebbe un giorno fornire indizi per raccogliere energia dalle onde, per esempio.” Lo studio è pubblicato su Physical Review B.