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Il paradosso del gatto-batterio

 By Eniday Staff

Sembra un esperimento uscito da un film di fantascienza. Ma non ditelo a Erwin Schrödinger che nel 1935 tirò fuori il famoso paradosso, con in mezzo un gatto…

Il buon vecchio paradosso di Schrödinger, che ha davvero qualche cosa di incredibile, è riuscito e sembra dirci che il gatto – che continua ad essere al tempo stesso vivo e morto – si è semplicemente messo a danzare con l’atomo di uranio che doveva decidere la sua sorte.
A provare – ma questa volta con dei batteri – un nuovo “paradosso” ci hanno pensato i ricercatori dell’Università di Sheffield, nel Regno Unito. Per condurre l’esperimento, i ricercatori hanno confinato una colonia di alcune centinaia di batteri molto piccoli e avidi di luce, i Chlorobaculum tepidum, in una cavità fatta da un sistema di specchi infiniti. La luce iniettata nella cavità, riflettendosi fra gli specchi, ha cominciato a comportarsi come un’onda stazionaria di frequenza data. Ed ecco qui la scoperta: i batteri si sono messi a pulsare all’unisono assorbendo e riemettendo occasionalmente la luce. Ovvero: per un momento, un essere vivente ha assunto un comportamento di tipo quantistico, acquistando contemporaneamente due stati che nella vita quotidiana di ogni batterio sono contrapposti e inconciliabili. Chissà cosa ne penserebbero Schrödinger e il suo vecchio gatto dell’impiego della meccanica quantistica per descrivere sistemi viventi, che sono quindi più complessi delle singole particelle elementari.

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Il batterio Chlorobaculum tepidum

Essere o non essere

Ma di cosa si tratta esattamente? Che cosa cambia per tutti noi?
Prima rispondiamo alla seconda domanda, anche per tranquillizzare tutti quelli che vivono in compagnia di un felino. L’esperimento riguarda le condizioni temporanee di organismi microscopici e noi – così come il nostro amico Felix – siamo grandi e grossi.
Per rispondere alla prima domanda, invece, conviene fare un salto all’indietro al 1935 e al famoso paradosso di Erwin Schrödinger. Che proveremo a raccontare in maniera semplice. Prendiamo un gatto, un atomo di uranio (radioattivo e destinato prima o poi a disintegrarsi) e un contatore Geiger. Collocati tutti all’interno di una scatola robusta, attenderemo che l’atomo si disintegri: ed ecco che scatterà un meccanismo che rilascerà nella scatola una dose letale di cianuro. E qui la domanda: il gatto è vivo o è morto? La risposta – sorprendente – è che è tanto vivo quanto morto, perché lo stato dell’atomo radioattivo non è predicibile – se non statisticamente – e, secondo la fisica quantistica, è tanto disintegrato quanto non disintegrato.
Il paradosso serve a dire due cose. Cominciamo dalla prima. La fisica quantistica afferma che non è possibile descrivere un oggetto, come un elettrone o un protone, nello stesso modo con cui descriviamo una mela o la luna. Non possiamo, infatti, definire la sua posizione, ma soltanto la probabilità che si trovi in una posizione piuttosto che in un’altra, o in un’altra ancora. Nel momento in cui ci venisse l’idea di verificare in quale posizione si trovi realmente quell’oggetto, ecco la frittata: in modo automatico, il nostro intervento blocca l’oggetto nella posizione in cui lo osserviamo e tutte le nostre congetture e misure si risolvono in nulla.

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La struttura dell'apparato sperimentale. Apparentemente, il gatto può essere contemporaneamente vivo e morto (Dhatfield, Wikimedia)

Il limite delle regole della fisica quantistica

L’altra morale del paradosso del gatto di Schrödinger è che queste regole della fisica quantistica valgono soltanto per entità minuscole, atomiche e sub-atomiche. Una molecola – anche semplice come quella dell’acqua, ad esempio – risponderà alle regole della fisica classica e non a quella della fisica quantistica. Per cui, figuriamoci un gatto!
E, allora – considerato l’esperimento sui batteri dei ricercatori dell’Università di Sheffield – stiamo parlando di una rivoluzione? Probabilmente è ancora presto per dirlo. Anzitutto perché il tempo durante il quale i batteri si sono messi a giocare con i quanti di luce è stato brevissimo, nell’ordine del milionesimo di miliardesimo di secondo. E poi perché il mutamento ha riguardato i cloroplasti e probabilmente non l’intero batterio.

Risultati inattesi

Ma ci sono anche due considerazioni positive che fanno ben sperare i ricercatori britannici. La prima è che l’esperimento è avvenuto a temperatura ambiente ed è una cosa insolita, visto che gli esperimenti di fisica quantistica richiedono normalmente temperature prossime allo zero assoluto. L’altra, non poco curiosa, è che pare che i poveri batteri, dopo questa brutta avventura, godano ancora di ottima salute. Buon per loro!

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