Incertezza

dal sito: www.lescienze.it

Il 31 maggio 1927 la rivista scientifica tedesca «Zeitschrift für Physik» pubblica un articolo destinato a sconvolgere il mondo della scienza, e non solo, dal titolo: "Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik", traducibile in italiano come "Sul contenuto visualizzabile della cinematica e della meccanica teoriche quantistiche".

L’autore, un fisico venticinquenne che già godeva di fama internazionale, in poco più di venti pagine elabora un ragionamento semplice, sottile e sorprendente, tratteggiando una delle più sconcertanti rivoluzioni del sapere umano: il principio di indeterminazione. Il giovane Werner Heisenberg è cosciente della portata «sovversiva» del suo scritto, in base al quale è impossibile conoscere contemporaneamente e con precisione massima velocità e posizione di un dato oggetto in movimento: quanto più precisamente si determina la posizione, afferma il principio, tanto meno si può conoscerne la velocità.

Un risultato che manda in frantumi la visione classica ottocentesca della scienza, secondo cui era scontato poter definire con precisione massima illimitata ogni parametro che descrive un fenomeno naturale.
Per celebrare gli 85 anni del principio di indeterminazione, allegato al numero di giugno di «Le Scienze» pubblichiamo Incertezza, di David Lindley, un libro che ripercorre in senso cronologico la genesi della rivoluzione intellettuale e scientifica di Heisenberg, e il successivo dibattito, che ha assunto toni anche feroci, innescato nella comunità dei fisici dalla pubblicazione del suo principio. In effetti, uno dei più restii ad accettare la novità di Heisenberg era stato proprio il grande mentore dell’epoca: il quasi cinquantenne Albert Einstein, il quale una ventina d’anni prima era stato protagonista di un’altra rivoluzione, con la sua teoria della relatività. Il principio elaborato dal giovane fisico tedesco forniva una solida base alla nascente meccanica quantistica, sgradita a Einstein.

Come spiega Lindley, astrofisico di formazione e già editor di «Nature», «Science» e «Science News»: «Nel mondo di Heisenberg, per quanto poteva capire Einstein, l’idea stessa di un fatto vero pareva sgretolarsi dando luogo a un assortimento di punti di vista inconciliabili. E questo, disse Einstein, era inaccettabile, se la scienza doveva avere un qualche significato attendibile». A quella che in seguito diventa una battaglia per lo spirito della scienza partecipa anche il fisico danese Niels Bohr, mentore prima e avversario scientifico poi proprio di Heisenberg.

Alla fine, sebbene riluttante, il padre della teoria della relatività riconosce la validità del principio elaborato dal suo giovane collega, al quale nel frattempo Bohr aveva dato una mano. Ma, ricorda Lindley, Einstein «non accettò mai che si trattasse dell’ultima parola». L’incertezza era un segno di un’incapacità umana, argomentava Einstein, non «un’indicazione di qualcosa strano e di inaccessibile riguardante il mondo stesso». Forse però c’era anche altro.

Le rivoluzioni, come sapeva Einstein, vedono spesso protagonisti i figli a spese dei padri, senza pietà alcuna. Quel giorno di maggio del 1927 era diventato lui il padre ingombrante. Un padre forse con qualche idea sbagliata, che un giovane determinato e probabilmente anche un po’ incosciente stava per travolgere. Un ruolo difficile da accettare per chiunque, anche per gli ex rivoluzionari.

"Ecco i raggi luminosi traenti muovere oggetti senza sforzo"

dal sito: www.repubblica.it

L'INVENZIONE

Il laser, capace di attirare a sè cellule o nanoparticelle di materia, è stato studiato dai ricercatori dell'Astar di Singapore e - sostengono - potrebbe diventare presto realtà

SINGAPORE  - Sarebbe contento Massimo Troisi, che in "Ricomincio da tre" sperava di poter spostare gli oggetti con il pensiero. Un raggio luminoso capace di attirare a se la materia, infatti, è stato messo a punto dai ricercatori dell'Astar Data Storage Institute di Singapore. Si tratta ancora di un progetto, ma potrebbe presto diventare realtà. "E' noto dal lavoro di Albert Einstein e Max Planck che la luce possiede un impulso e che può spingere particelle, anche se di poco. Tuttavia - ha riferito Haifeng Wang, ricercatore a capo dello studio - non eravamo ancora riusciti a attirare oggetti con la luce".

Il progetto per il nuovo raggio traente, pubblicato su Physical Review Letters, si basa su un particolare tipo di laser chiamato raggio Bessel. "Normalmente, se un fascio di luce laser colpisce una particella, rimbalza all'indietro e spinge in avanti la particella. Tuttavia, la distribuzione dell'intensità luminosa dei raggi Bessel fa sì che quando la luce del laser colpisce delle particelle, questa si diffonde verso l'avanti invece che all'indietro, e di conseguenza la particella viene attirata verso la direzione del laser", ha spiegato Wang. "Teoricamente, sarebbe possibile costruire un raggio di questo tipo su piccola scala utile per muovere cellule o nanoparticelle senza molta forza".

Purtroppo siamo ancora lontani dallo spostare esseri umani o macchinari: l'intensità luminosa necessaria per sollevarli potrebbe danneggiarli.

(29 maggio 2012)

Quantum physic mimics spooky action into the past - Quantum fisico imita azione spettrale nel passato

dal sito: www.quantumactivist.com


Physicists of the group of Prof. Anton Zeilinger at the Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), the University of Vienna, and the Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) have, for the first time, demonstrated in an experiment that the decision whether two particles were in an entangled or in a separable quantum state can be made even after these particles have been measured and may no longer exist. Their results will be published this week in the journal “Nature Physics“.

Entangled States

According to the Austrian physicist Erwin Schrödinger, entanglement is the characteristic trait of quantum mechanics. In addition to its crucial role for the foundations of physics, entanglement is also a key resource for upcoming quantum information technologies such as quantum cryptography and quantum computation. Entangled particles exhibit correlations which are stronger and more intricate than those allowed by the laws of classical physics. If two particles are in an entangled quantum state, they have perfectly defined joint properties at the expense of losing their individual properties. This is like having two dice which have no orientation until they are subject to measurement, upon which they certainly show the same (random) side up. In contrast, so-called separable quantum states allow for a classical description, because every particle has well-defined properties on its own. Two dice, each one of them with its own well-defined orientation, are in a separable state. Now, one would think that at least the nature of the quantum state must be an objective fact of reality. Either the dice are entangled or not. Zeilinger’s team has now demonstrated in an experiment that this is not always the case.

Exciting realization of a “Gedankenexperiment”

The authors experimentally realized a “Gedankenexperiment” called “delayed-choice entanglement swapping”, formulated by Asher Peres in the year 2000. Two pairs of entangled photons are produced, and one photon from each pair is sent to a party called Victor. Of the two remaining photons, one photon is sent to the party Alice and one is sent to the party Bob. Victor can now choose between two kinds of measurements. If he decides to measure his two photons in a way such that they are forced to be in an entangled state, then also Alice’s and Bob’s photon pair becomes entangled. If Victor chooses to measure his particles individually, Alice’s and Bob’s photon pair ends up in a separable state. Modern quantum optics technology allowed the team to delay Victor’s choice and measurement with respect to the measurements which Alice and Bob perform on their photons. “We found that whether Alice’s and Bob’s photons are entangled and show quantum correlations or are separable and show classical correlations can be decided after they have been measured”, explains Xiao-song Ma, lead author of the study.
According to the famous words of Albert Einstein, the effects of quantum entanglement appear as “spooky action at a distance”. The recent experiment has gone one remarkable step further. “Within a naïve classical word view, quantum mechanics can even mimic an influence of future actions on past events“, says Anton Zeilinger.
Publication in “Nature Physics“:

-----

 I fisici del gruppo del Prof. Anton Zeilinger presso l'Istituto di Ottica quantistica e Quantum Information (IQOQI), l'Università di Vienna, Vienna e il Centro per Quantum Science and Technology (VCQ) hanno, per la prima volta, ha dimostrato in un esperimento che la decisione se due particelle erano in uno o impigliato in uno stato quantico separabile può essere fatta anche dopo queste particelle sono state misurate e non può più esistere. I loro risultati saranno pubblicati questa settimana sulla rivista "Nature Physics".Stati entangled
Secondo il fisico austriaco Erwin Schrödinger, entanglement è il tratto caratteristico della meccanica quantistica. In aggiunta al suo ruolo fondamentale per i fondamenti della fisica, entanglement è anche una risorsa fondamentale per le prossime tecnologie dell'informazione quantistica, come la crittografia quantistica e computazione quantistica. Particelle correlate mostrano correlazioni che sono più forti e più complessa rispetto a quelli consentiti dalle leggi della fisica classica. Se due particelle sono in uno stato di entanglement quantistico, sono perfettamente definita proprietà comuni a scapito di perdere le loro proprietà individuali. Questo è come avere due dadi che non hanno orientamento finché sono oggetto di misurazione, su cui certamente mostrano la stessa (casuale) verso l'alto. Al contrario, i cosiddetti separabile stati quantici consentire una descrizione classica, perché ogni particella ha proprietà ben definite sulla sua propria. Due dadi, ognuno dei quali con un proprio ben definito orientamento, sono in uno stato separabile. Ora, si potrebbe pensare che almeno la natura dello stato quantico deve essere un fatto oggettivo della realtà. Sia i dadi sono impigliati o meno. Squadra Zeilinger ha ora dimostrato in un esperimento che questo non è sempre il caso.Eccitante la realizzazione di un "Gedankenexperiment"
Gli autori hanno realizzato sperimentalmente un "Gedankenexperiment" chiamata "scelta ritardata entanglement swapping", formulata da Asher Peres nel 2000. Due coppie di fotoni vengono prodotti, e un fotone di ciascuna coppia viene inviato ad una parte chiamata Victor. Dei restanti due fotoni, un fotone viene inviato al Alice parte e uno viene inviato al Bob partito. Victor possono ora scegliere tra due tipi di misurazioni. Se decide di misurare i suoi due fotoni in modo tale che essi sono costretti a essere in uno stato entangled, poi anche Alice e una coppia di fotoni entangled Bob diventa. Se Victor sceglie di misurare le particelle singolarmente, Alice e una coppia di fotoni di Bob finisce in uno stato separabile. Ottica quantistica moderna tecnologia ha permesso al team di ritardare la scelta di Victor e di misura per quanto riguarda le misure che Alice e Bob eseguire su di loro fotoni. "Abbiamo scoperto che se Alice e Bob sono fotoni entangled e mostrano correlazioni quantistiche o sono separabili e mostrano correlazioni classiche può essere decisa dopo che sono stati misurati", spiega Xiao-song Ma, autore principale dello studio.
Secondo le famose parole di Albert Einstein, gli effetti di entanglement quantistico appaiono come "azione spettrale a distanza". L'esperimento recente ha fatto un notevole passo ulteriore. "All'interno di una visione ingenua parola classica, meccanica quantistica può anche simulare una influenza di azioni future sugli eventi passati", dice Anton Zeilinger.
Pubblicazione in "Nature Physics":