Fisici Sperimentano la Natura Quantistica della Gravità con Test di Entanglement su Masse Microscopiche

La questione se la gravità, l'unica delle forze fondamentali non ancora pienamente integrata nel quadro della meccanica quantistica, possieda una natura intrinsecamente quantistica, rimane un enigma centrale nella fisica moderna. Mentre le interazioni elettromagnetiche, forti e deboli sono descritte con successo dalle teorie di campo quantistiche, la gravità, come delineata da Albert Einstein nella Relatività Generale attraverso la curvatura dello spaziotempo, persiste in un dominio prevalentemente classico. Questo divario concettuale ha spinto i fisici a cercare per oltre un secolo una teoria coerente di gravità quantistica, con la ricerca attuale focalizzata su esperimenti volti a rilevare segnali di fenomeni quantistici mediati dalla gravità.

Un approccio sperimentale particolarmente promettente, che affonda le sue radici in un'idea concettuale formulata da Richard Feynman nel 1957, mira a determinare se la gravità possa indurre l'entanglement quantistico tra due masse fisiche di dimensioni estremamente ridotte. La dimostrazione di tale correlazione quantistica tra le masse costituirebbe una prova robusta a favore della quantizzazione della gravità, orientando gli sforzi sperimentali in corso. Recenti sviluppi teorici, come quelli discussi in studi pubblicati su Physical Review X da ricercatori come Ludovico Lami dell'Università di Amsterdam e colleghi dell'Università di Ulm, stanno esplorando vie alternative per testare la natura della gravità, talvolta senza richiedere direttamente l'entanglement tra masse pesanti, sebbene l'entanglement rimanga un pilastro concettuale fondamentale.

Gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno lavorando per realizzare questa complessa verifica in laboratorio, ponendo masse minuscole in stati quantomeccanici raffreddati a temperature criogeniche. Ad esempio, i fisici a Vienna, nell'ambito delle loro ricerche presso l'IQOQI Vienna, stanno pianificando di raffreddare per mezzo di laser minuscole sfere di vetro, dell'ordine di 150 nanometri, fino a farle manifestare come pacchetti d'onda quantistici. Parallelamente, altri esperimenti, ispirati al principio dell'esperimento di Cavendish, tentano di misurare l'interazione gravitazionale tra oggetti di massa estremamente contenuta, con alcune squadre che puntano a studiare masse dell'ordine di pochi microgrammi.

Tali imprese richiedono condizioni operative estreme, tra cui l'esecuzione in un vuoto quasi perfetto e uno schermaggio totale da qualsiasi perturbazione esterna, poiché anche la collisione con una singola molecola potrebbe compromettere la sensibilità degli stati quantistici o l'eventuale entanglement. La complessità interpretativa di questi esperimenti è ulteriormente accentuata da nuove elaborazioni teoriche. Alcuni studi recenti suggeriscono che persino una gravità puramente classica, in determinate configurazioni, potrebbe essere capace di indurre una forma di entanglement tra le masse, complicando l'attribuzione univoca dei risultati osservati alla gravità quantistica.

Indipendentemente dalle sfide sperimentali dirette sull'entanglement gravitazionale, il fronte teorico continua a progredire intensamente. Istituzioni come la nuova Emmy Noether Junior Research Group presso l'Università di Amburgo, guidata dal Dott. Max Wiesner e focalizzata sulla Gravità Quantistica a Forte Accoppiamento, sono attive nello svelare aspetti ardui della gravità quantistica, un campo che potrebbe offrire spunti anche su fenomeni astrofisici come l'energia oscura. L'obiettivo ultimo di unificare la Relatività Generale con la meccanica quantistica, per ottenere una descrizione onnicomprensiva delle forze fondamentali dell'Universo, rimane il fulcro della ricerca scientifica globale nel 2026, con esperimenti come quelli proposti che tentano di tradurre l'astrazione in evidenza empirica.