Il Nobel per la Fisica a Serge Haroche e David J. Wineland

Per i loro studi sull'interazione tra luce e materia, alla base dei supercomputer quantistici del futuro

di Emanuele Menietti – @emenietti

Il Nobel per la Fisica di quest’anno è stato assegnato a Serge Haroche (Francia) e David J. Wineland (Stati Uniti) per i loro studi sull’interazione tra luce e materia. I due ricercatori hanno inventato e sviluppato, in maniera indipendente l’uno dall’altro, alcuni metodi per misurare e manipolare le particelle senza modificare la loro natura quantistica. Lo hanno fatto con modi e sistemi del tutto innovativi e un tempo ritenuti inapplicabili.

Grazie alle loro scoperte, Haroche e Wineland hanno aperto la strada a un’ampia nuova serie di esperimenti legati alla fisica quantistica, dimostrando la possibilità di osservare direttamente alcuni tipi di particelle senza doverle distruggere. Semplificando un poco, possiamo dire che per le particelle prese singolarmente le classiche leggi della fisica smettono di funzionare e ci si deve confrontare con la fisica quantistica. Non è però semplice isolare le singole particelle da ciò che le circonda e basta che interagiscano con l’ambiente che hanno intorno perché perdano le loro proprietà quantistiche.

Per questo motivo, per molto tempo non è stato possibile osservare diversi fenomeni previsti dalla fisica quantistica. I ricercatori non avevano a disposizione gli strumenti e le risorse per eseguire gli esperimenti tesi a far manifestare le proprietà teorizzate dalla fisica dei quanti.

Haroche e Wineland hanno elaborato, insieme con i loro rispettivi gruppi di ricerca, nuovi sistemi per eseguire i test di laboratorio un tempo irrealizzabili. Hanno trovato il modo di controllare e misurare i fenomeni della fisica quantistica. Grazie ai loro sistemi, tra le altre cose, è possibile controllare e contare le particelle. Il metodo di Wineland funziona attraverso una sorta di sistema di trappole per gli atomi caricati elettricamente (ioni), che vengono poi controllati e misurati attraverso la luce (fotoni).

Haroche ha invece realizzato un sistema che funziona al contrario: misura e controlla i fotoni che intrappola attraverso gli atomi.

I due premi Nobel per la Fisica si sono occupati per buona parte della loro carriera accademica dell’interazione tra luce e materia, un campo di studio e applicazione molto seguito. Grazie alle loro scoperte e ai metodi che hanno elaborato, sono stati compiuti passi in avanti molto importanti anche in campo applicativo, per la messa a punto dei primi computer superveloci basati sulla fisica quantistica.

Saranno necessari ancora anni prima che questa nuova generazione di computer arrivi sulle nostre scrivanie, o nelle nostre tasche grazie agli smartphone, ma la ricerca prosegue spedita (anche se con risultati alterni). I nuovo computer offriranno capacità di calcolo fino a ora inimmaginabili, e secondo alcuni porteranno a una ulteriore rivoluzione informatica dopo quella della seconda metà del Novecento.

Serge Haroche è nato a Casablanca in Marocco nel 1944 ed è un cittadino francese. Ha conseguito il dottorato nel 1971 presso l’Universita Pierre et Marie Curie di Parigi ed è ora docente presso il Collège de France e l’Ecole Normale Supérieure, sempre a Parigi.

David J. Wineland è nato nel 1944 a Milwaukee, nel Wisconsin (Stati Uniti), e ha conseguito il dottorato nel 1970 presso l’Università di Harvard di Cambridge, nel Massachusetts. È uno dei membri del National Institute of Standards and Technology ed è anche attivo presso l’University of Colorado Boulder.

foto: Serge Haroche, a sinistra, e David J. Wineland

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