I primi orologi atomici quantistici, misurano tempi diversi

Gli orologi atomici diventano quantistici: riescono a misurare simultaneamente un tempo che scorre velocemente e uno che scorre più lentamente e in questo modo permettono di osservare caratteristiche del tempo finora mai viste. E’ possibile grazie all’esperimento descritto sulla rivista Physical Review Letters e condotto negli Stati Uniti, grazie alla collaborazione tra il gruppo dello Stevens Institute of Technology guidato dal fisico teorico Igor Pikovski, quello di Christian Sanner alla Colorado State University e quello di Dietrich Leibfried al National Institute of Standards and Technology (Nist).

Gli orologi atomici utilizzati nell’esperimento sono orologi agli ioni di alluminio, i più precisi al mondo, realizzati al Nist. Solo strumenti del genere hanno permesso di verificare in laboratorio il tempo come lo intende la teoria quantistica, ossia in uno stato di sovrapposizione nel quale scorre sia velocemente sia lentamente. In sostanza, anche per il tempo vale l’esperimento mentale proposto nel 1935 da Erwin Schrödinger: allora l'esperimento prevedeva che un gatto chiuso in una scatola con un meccanismo che ha il 50% di probabilità di ucciderlo o di lasciarlo vivo è contemporaneamente vivo e morto finché non viene aperta la scatola. Allo stesso modo, dicono gli autori della ricerca, quando il tempo si trova in uno stato di sovrapposizione, il gatto è giovane e vecchio nello stesso momento. 
"Quello che dimostriamo - dice Pikovski - è che si possono rivelare firme quantistiche nascoste del flusso temporale che non possono più essere descritte dalla fisica classica".
     

Il punto di partenza dei ricercatori sono stati gli orologi atomici a ioni di alluminio, nei quali i singoli ioni vengono intrappolati e raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto. Quindi usando i laser, si possono forzare gli elettroni dello ione a passare a livelli energetici diversi. A questo punto i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo in avanti: invece di limitarsi a raffreddare gli atomi, hanno dimostrato che è possibile manipolare il vuoto stesso finché la posizione e la velocità dell'orologio mostrano “un sottile comportamento quantistico”, sufficiente perché un solo orologio possa misurare simultaneamente la propria velocità, sia in aumento che in diminuzione.
"La fisica è ancora piena di misteri - conclude Pikovski - e le tecnologie quantistiche ci stanno ora fornendo nuovi strumenti per far luce su di essi."