Una nuova ricerca suggerisce che la gravità classica – il tipo descritto dalla teoria della relatività generale di Einstein – potrebbe avere la capacità di intrappolare la materia, anche se la gravità stessa non è fondamentalmente quantistica. Ciò mette alla prova la nostra comprensione di come la gravità interagisce con il mondo quantistico e solleva domande affascinanti sulla natura della realtà al suo livello più fondamentale.
Per decenni, i fisici hanno cercato una teoria unificata che fondesse perfettamente due pilastri della fisica moderna: la meccanica quantistica, che governa il bizzarro comportamento delle particelle su scala atomica e subatomica, e la relatività generale, che descrive la struttura su larga scala dell’universo e la forza di gravità come curvatura dello spaziotempo.
Un punto critico chiave in questa ricerca è l’idea di gravità quantistica. Questo quadro ipotetico propone che la gravità, come altre forze fondamentali, esista in pacchetti discreti chiamati gravitoni. A differenza dei fotoni (i quanti di luce), i gravitoni non sono mai stati osservati direttamente e la loro esistenza rimane teorica. Alcuni fisici si chiedono addirittura se la gravità debba essere quantizzata.
In aggiunta alla complessità, un esperimento mentale proposto dal fisico Richard Feynman nel 1957 è servito a lungo come potenziale pietra di paragone per rilevare la gravità quantistica. Feynman immaginava di collocare un oggetto, ad esempio una mela, in uno stato peculiare chiamato sovrapposizione quantistica, in cui esiste in più posti contemporaneamente finché non viene osservato. L’introduzione di un secondo oggetto e l’osservazione se la sua interazione gravitazionale con la mela “sovrapposta” persiste anche dopo il collasso della sovrapposizione della prima mela indicherebbe, secondo Feynman, la presenza della gravità quantistica all’opera.
Questo entanglement – la misteriosa connessione tra due particelle indipendentemente dalla distanza – è stato spiegato attraverso lo scambio di gravitoni virtuali nelle interpretazioni moderne dell’esperimento di Feynman. Tuttavia, i fisici Joseph Aziz e Richard Howl della Royal Holloway, Università di Londra, hanno ora presentato una nuova svolta. Sostengono che anche senza la gravità quantistica, la gravità classica potrebbe potenzialmente intrappolare la materia attraverso un meccanismo diverso.
La loro idea si basa su particelle virtuali, fluttuazioni temporanee che entrano ed escono dall’esistenza secondo le regole della teoria quantistica dei campi. Aziz e Howl propongono che queste particelle virtuali potrebbero mediare l’entanglement tra gli oggetti, agendo come intermediari anche se il campo gravitazionale stesso rimane classico. Immaginatelo come se due persone si sussurrassero segreti attraverso una terza persona che trasmette i messaggi: anche se i mittenti originali non sono direttamente collegati, rimangono intrappolati a causa di questo intermediario.
Questo “quasi-entanglement” non sarebbe così forte come l’entanglement mediato dai gravitoni quantistici, e i suoi effetti sarebbero probabilmente più deboli di quelli previsti per la vera gravità quantistica. L’osservazione di queste sottili correlazioni tra le particelle potrebbe potenzialmente distinguere i due scenari negli esperimenti futuri.
Anche se l’idea che la gravità classica causi l’entanglement potrebbe sembrare controintuitiva, Aziz e Howl sottolineano che ciò non esclude necessariamente la gravità quantistica. Suggerisce semplicemente un’altra possibile strada per esplorare la complessa interazione tra gravità e mondo quantistico.
La verifica sperimentale di questo concetto rimane una sfida significativa, che richiede un controllo incredibilmente preciso sui sistemi per ridurre al minimo le influenze esterne che potrebbero interrompere delicati stati quantistici (un fenomeno noto come decoerenza).
Tuttavia, il lavoro di Aziz e Howl apre nuove strade alla ricerca e amplia i confini della nostra comprensione della gravità. Le loro scoperte evidenziano il potenziale di connessioni inaspettate tra regni della fisica apparentemente disparati e sottolineano le vaste incognite che ancora si trovano nel cuore dell’universo. La ricerca sulla gravità quantistica continua, alimentata da idee rivoluzionarie come questa, che ci costringono a riesaminare la natura stessa della realtà stessa.
