Comportamenti quantistici nei virus?

GERMANIA – Il pazzo mondo della meccanica quantistica descrive lo strano, spesso contraddittorio, comportamento di piccoli oggetti inanimati come gli atomi. I ricercatori hanno iniziato a cercare modi per individuare proprietà quantistiche in entità più grandi e complesse, addirittura anche in organismi viventi.

Un gruppo di ricerca tedesco-spagnolo, diviso tra il Max Planck Institute in Garching e l’istituto di scienza fotonica (ICFO), sta usando i principi di un esperimento mentale molto famoso, il paradosso del gatto di Schroedinger, per testare proprietà quantistiche in oggetti composti da più di un miliardo di atomi, incluso il virus dell’influenza.

Il nuovo studio, pubblicato l’11 marzo sul New Journal of Physics (edito dall’ Institute of Physics e dalla German Physical Society), descrive la costruzione di un esperimento per verificare lo stato di sovrapposizione in questi grossi oggetti.

L’ottica quantistica è una teoria molto usata nella ricerca di proprietà quantistiche in singoli atomi o in alcune piccole molecole, ma la scala che questi ricercatori stanno tentando di affrontare non ha precedenti.

Quando i fisici cercano di comprendere esattamente come i più piccoli costituenti della materia e dell’energia di comportano, iniziano a emergere due pincipali effetti che sono dovuti proprio alla piccolissima dimensione degli oggetti, ed in particolare la capacità di queste particelle di fare due cose in una sola volta (il famoso stato di sovrapposizione) o la connessione istantanea tra particelle, che fa impazzire i fisici classici (l’entanglement, che potremmo tradurre come non-separabilità).

E’ l’abilità di questi piccoli oggetti a fare due cose in una volta che Oriol Romero-Isart e i suoi collaboratori stanno preparandosi a dimostrare.

Con una nuova tecnica basata proprio sull’ottica quantistica i ricercatori ipotizzano che i virus siano oggetti dalle caratteristiche quantistiche. Benché in modo speculativo, i ricercatori sperano che la loro tecnica possa offrire una via per rispondere sperimentalmente a domande come il ruolo della vita e della coscienza nella meccanica quantistica.

Per testare gli stati di sovrapposizione, l’esperimento comprende laser calibrati in modo accurato  per confinare oggetti grossi come i virus in una ‘cavità ottica’ (una piccolissima porzione di spazio), un altro laser per rallentare l’oggetto (e per metterlo in uno stato quantistico chiamato stato di base); l’aggiunta di un fotone (l’elemento base della luce) in uno specifico stato quantistico al laser indurrà il sistema a entrare in uno stato di sovrapposizione.

Un ricercatore dice: “Speramo che questo nuovo sistema, oltre che a fornirci una nuova tecnologia quantistica, possa permetterci di testare la meccanica quantistica in una scala più grande, come quella dei nanometri o addirittura dei micrometri. Questo ci potrà permettere di usare microorganismi ancor più complessi, e quindi testare il principio di sovrapposizione con organismi viventi, facendo esperimenti di ottica quantistica con essi”.