Un secolo fa, la scienza è diventata quantistica. Per celebrare, i fisici stanno organizzando una festa globale che durerà un anno intero. Nel 1925, la meccanica quantistica, la teoria scientifica che descrive le regole non intuitive della fisica su scale molto piccole, iniziò a cristallizzarsi nelle menti dei fisici. A partire da quell’anno, una serie di articoli monumentali delineò il quadro teorico. Da allora, la fisica quantistica ha permeato una vasta gamma di discipline scientifiche — spiegando la tavola periodica, le vite e le morti delle stelle e altro ancora — e ha permesso lo sviluppo di tecnologie come il laser e lo smartphone.
In onore di quel secolo di progressi, i fisici stanno celebrando il 2025 come l’Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica, come designato dalle Nazioni Unite. I festeggiamenti iniziano il 4 febbraio con una cerimonia di apertura a Parigi e continuano per tutto l’anno con conferenze scientifiche, lezioni pubbliche e altro ancora, incluso il QuantumFest, un evento a marzo al Global Physics Summit della American Physical Society ad Anaheim, in California, con attività pratiche e dimostrazioni.
A partire dal 1900 circa, una varietà di esperimenti e progressi teorici iniziò a svelare frammenti del regno quantistico. Poi, un articolo del 1925 del fisico tedesco Werner Heisenberg, seguito poco dopo da articoli di altri, tra cui il fisico austriaco Erwin Schrödinger, trasformò l’insieme di indizi in un quadro coerente.
“Usiamo ancora quelle equazioni pubblicate nel 1925 e ’26,” dice la fisica teorica Ana María Cetto dell’Istituto di Fisica dell’Università Nazionale Autonoma del Messico a Città del Messico. “E hanno portato a una grande quantità di risultati teorici e sperimentali e applicazioni tecnologiche.” La successiva rivoluzione quantistica è diventata la base per gran parte della fisica moderna.
In quegli anni cruciali, dice la fisica quantistica Smitha Vishveshwara dell’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, “le fondamenta di un modo completamente diverso di guardare alla natura si sono solidificate.”
Secondo questa nuova visione della natura, la materia assorbe energia in piccoli pacchetti discreti, o quanti. E stranamente, oggetti apparentemente disconnessi possono essere intrecciati, le loro proprietà correlate da un legame intangibile. Il principio di indeterminazione di Heisenberg, formulato nel 1927, afferma che è impossibile determinare con precisione sia la velocità che la quantità di moto di un oggetto. Il bizzarro limbo quantistico noto come sovrapposizione è stato illustrato famosamente nel 1935 con il gatto di Schrödinger, una parabola scientifica in cui un ipotetico felino è sia morto che vivo. Nel corso dell’ultimo secolo, tali stranezze hanno permeato non solo la scienza ma anche l’immaginario popolare.
Science News ha parlato con Cetto e Vishveshwara, che sono coinvolti nella celebrazione di quest’anno. Le loro risposte sono state modificate per lunghezza e chiarezza.
SN: Qual è l’importanza della fisica quantistica oggi?
Cetto: In questi 100 anni, la fisica quantistica è diventata una delle principali aree — se non la principale area — della fisica contemporanea. È difficile trovare un’area della fisica o un problema nella fisica in cui la meccanica quantistica non giochi un ruolo, specialmente ora che stiamo lavorando con sistemi sempre più piccoli in scala o sempre più brevi nel tempo. Perché è lì che i fenomeni quantistici si manifestano davvero.
SN: Quali sono le applicazioni tecnologiche?
Vishveshwara: Tecnologia dei semiconduttori, risonanza magnetica, calcolo quantistico, laser — tutto questo deriva dalla comprensione della fisica quantistica. È assolutamente necessario comprendere gli atomi, gli elementi e i composti a livello quantistico per creare anche solo l’elemento di circuito di base che va nel tuo smartphone.
SN: Quali sono gli obiettivi dell’Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica?
Vishveshwara: Uno è davvero aiutare a sensibilizzare il pubblico sulle meraviglie della scienza quantistica e sul modo in cui influisce sulla nostra vita quotidiana. Ci sono più di 60 paesi dietro, quindi è davvero una celebrazione globale. Oltre a sensibilizzare il pubblico e riunire diverse comunità, penso che stia unendo persone da tutto il mondo e da diversi ambiti della vita in un modo che non ho mai visto nella mia vita.
SN: La fisica quantistica ha la reputazione di essere misteriosa — lo è?
Vishveshwara: È assolutamente misteriosa. Penso che faccia parte del suo fascino, perché tutti amiamo i misteri. Già nella cultura popolare, c’è un’attrazione. Ora “quantum” è questa parola ultracool, dove hai [il personaggio Marvel] Ant-Man che entra nel regno quantistico.
SN: Quali sono alcune delle domande aperte che rimangono nella fisica quantistica?
Cetto: Ci mancano ancora alcuni elementi di base che possono darci il quadro completo. Qual è la causa fisica dell’entanglement? Qual è la causa fisica dell’indeterminazione espressa nel [principio di indeterminazione] di Heisenberg? Non è che non possa essere compreso, perché non è magia, è fisica. Dobbiamo solo lavorarci.