Scienza strabiliante
Quest'anno il piccolo mondo ha avuto delle cose piuttosto grandi. Dalle strane situazioni del gatto di Schrödinger ai misteri dell'acqua fino alle particelle apparentemente impossibili che salgono dal ghiaccio antartico, la fisica delle particelle ha dimostrato che ci sono molte incognite nell'universo da esplorare. Ecco le 18 storie di fisica quantistica e fisica delle particelle ad alta energia più sorprendenti del 2018.
I dati quantistici sono diventati più densi che mai
Per costruire computer quantistici, gli scienziati dovranno prima capire come manipolare e archiviare efficacemente le informazioni con oggetti quantistici. Nel 2018, i ricercatori hanno raggiunto un traguardo in questo sforzo, impacchettando 18 qubit di informazioni quantistiche in soli sei fotoni, un nuovo record.
Il termometro è andato Schrödinger
Nel nostro mondo, la temperatura è solo una cosa. Se un congelatore è abbastanza freddo da produrre ghiaccio, l'acqua che si mette al suo interno dovrebbe congelarsi. Ma la meccanica quantistica consente agli oggetti di esistere nell'incertezza tra più stati, in un certo senso essere più di una cosa contemporaneamente - proprio come il gatto di Schrödinger è sia vivo che morto nel suo esperimento mentale. E nel 2018, abbiamo imparato che questo vale anche per la temperatura. Gli oggetti quantistici possono, da un certo punto di vista, essere sia caldi che freddi allo stesso tempo.
La luce ha perso la cognizione del tempo
Si suppone che il tempo scorra in una direzione, seguendo il percorso stabilito dalla causalità. Una palla da bowling rotola lungo una corsia e si schiaccia in uno spillo, quindi lo spillo cade. La caduta del perno non fa rotolare la palla da bowling lungo la corsia e la colpisce. Ma nel regno quantico, le cose sono più sfocate. Un team di scienziati nel 2018 ha inviato un fotone in un viaggio, uno che avrebbe dovuto prenderlo lungo il percorso A e quindi il percorso B, o il percorso B e quindi il percorso A. Ma grazie al modo in cui gli oggetti quantici funzionano in modo vagante, quel fotone non ha fatto seguire un percorso prima dell'altro. Seguiva entrambi, senza preoccuparsi di scegliere un ordine.
La fisica quantistica ci ha costretto a rivalutare la vita
In teoria, la fisica quantistica dovrebbe funzionare per oggetti di qualsiasi dimensione. Ma molti ricercatori ritengono che la vita potrebbe essere troppo complicata per far emergere qualsiasi tipo di effetti quantistici significativi. Ma un esperimento condotto nel 2016 sembra mostrare i batteri che interagiscono meccanicamente quantistica con la luce in un modo molto limitato e sottile. Nel 2018, un altro gruppo di ricercatori è tornato indietro e ha guardato quell'esperimento e ha scoperto che qualcosa di molto più profondo e sconosciuto potrebbe essere successo, costringendoci a rivalutare la vita e il mondo quantistico.
Un piccolo manubrio ruotato molto, molto velocemente
A volte, quando hai un nuovo giocattolo, devi tirarlo fuori per un giro. Questo è quello che gli scienziati hanno fatto quest'anno con le sfere di silice articolate, "nanodumbbells" lunghi solo 320.000 pollici (320 nanometri) e larghi circa 0,000007 pollici (170 nm). Usando i laser, hanno fatto saltare quei manubri fino a una velocità di rotazione di 60 miliardi di giri al minuto.
L'acqua ha rivelato i suoi Jekyll e Hyde
Non c'è davvero solo un tipo di molecola d'acqua, un esperimento di fisica quantistica ha rivelato quest'anno. Invece, ci sono due. Entrambi sono costituiti da due atomi di idrogeno che spuntano da un grande atomo di ossigeno, H2O. Ma in un tipo di acqua, chiamato "orto-acqua", quegli atomi di idrogeno hanno "spin" quantici che puntano nella stessa direzione. In un altro tipo di acqua, chiamato "para-acqua", questi giri puntano in direzioni opposte.
Einstein è stato dimostrato ancora una volta
Un team di scienziati svizzeri ha eseguito un test di massa su uno dei paradossi più strani della meccanica quantistica, un enorme esempio del tipo di comportamento che Albert Einstein chiamava scetticamente "azione spettrale a distanza". Usando un gruppo super-raffreddato di quasi 600 atomi, hanno dimostrato che l'entanglement funziona ancora anche su scale molto grandi (dal punto di vista meccanico-quantistico).
20 qubit sono rimasti impigliati
I Qubit sono le unità fondamentali di informazione nei computer quantistici e far funzionare i computer quantistici li coinvolgerà. Nel 2018, un esperimento è riuscito a intrecciare 20 qubit insieme e farli parlare tra loro, quindi rileggere le informazioni in essi contenute. Il risultato fu una sorta di prototipo di memoria a breve termine per un sistema quantistico.
Il radar quantistico si avvicinò alla realtà
Il radar militare funziona facendo rimbalzare le onde radio dagli oggetti che volano nel cielo. Ma nelle regioni vicino al polo nord magnetico terrestre, quei segnali possono essere confusi. E ci sono aerei stealth progettati per evitare di far rimbalzare le onde radar alla loro fonte. Nel 2018, il Canada ha fatto progressi su un radar quantistico che avrebbe fatto rimbalzare i fotoni di luce dagli aerei in arrivo, dopo aver impigliato quei fotoni con altri fotoni molto lontani, alla base del radar. Il sistema radar quantistico avrebbe studiato i fotoni alla base per vedere se i loro partner intrecciati fossero stati manomessi dalle tecnologie quantistiche.
La casualità quantistica è diventata un po 'più democratica
La casualità è estremamente importante per la sicurezza informatica. Ma la vera casualità, che è fisicamente impossibile da prevedere, è sorprendentemente difficile da trovare. Una delle poche fonti di casualità nel mondo è il regno quantico, che è inaccessibile alla maggior parte di noi. Ciò è cambiato nel 2018, quando gli scienziati hanno creato un "beacon" di casualità online, una fonte pubblica di stringhe casuali di numeri a cui chiunque può accedere. Da allora hanno reso quella fonte più complessa e utile e presto ci saranno altre fonti di casualità pubblica.
