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Un'illustrazione stilizzata che mostra una scatola chiusa. All'interno, la figura di un gatto è rappresentata sia viva che morta contemporaneamente, a simboleggiare la sovrapposizione quantistica.

Uno dei più celebri e fraintesi esperimenti mentali della scienza, il paradosso del gatto di Schrödinger, fu concepito dal fisico Erwin Schrödinger nel 1935 non per dimostrare che un gatto potesse essere contemporaneamente vivo e morto, ma per evidenziare l'assurdità che derivava dall'applicare le bizzarre regole della meccanica quantistica al mondo macroscopico che esperiamo tutti i giorni. Analizziamo cosa rappresenta davvero. ARTICOLO COMPLETO

L'esperimento mentale
Immaginiamo di chiudere un gatto in una scatola d'acciaio insieme a un meccanismo infernale: una fiala di veleno e un martelletto pronto a romperla. Il martelletto è collegato a un contatore Geiger che monitora un singolo atomo radioattivo. In un dato intervallo di tempo, poniamo un'ora, l'atomo ha esattamente il 50% di probabilità di decadere e il 50% di probabilità di non decadere. Se l'atomo decade, il contatore Geiger scatta, il martelletto rompe la fiala e il gatto muore. Se non decade, il gatto vive.

La sovrapposizione quantistica
Secondo l'interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica, fino a quando non viene effettuata un'osservazione, l'atomo si trova in uno stato di "sovrapposizione": non è né decaduto né non decaduto, ma entrambe le cose contemporaneamente. Schrödinger, con il suo paradosso, estende questa stranezza al mondo macroscopico: se lo stato dell'atomo è indeterminato, allora anche il destino del gatto, che dipende da esso, deve essere indeterminato. Fino a quando non apriamo la scatola per osservare, il gatto non è né vivo né morto, ma si trova in una macabra sovrapposizione di "gatto vivo" e "gatto morto".

Il significato del paradosso
L'atto di aprire la scatola e guardare dentro è l' "osservazione" che costringe il sistema a "scegliere" uno stato definito: l'atomo o è decaduto o non lo è, e il gatto o è vivo o è morto. Questo collasso della funzione d'onda è uno dei concetti più controintuitivi della fisica. Schrödinger non credeva che un gatto potesse letteralmente essere in due stati contemporaneamente. Il suo era un argomento per assurdo, progettato per criticare l'interpretazione di Copenaghen e per evidenziare il problema del "confine" tra il mondo quantistico (dove la sovrapposizione è la norma) e il mondo classico (dove non lo è).

Il paradosso del gatto di Schrödinger rimane uno strumento pedagogico potentissimo per introdurre il concetto di sovrapposizione e il ruolo dell'osservatore nella meccanica quantistica. Non ci dice nulla sulla biologia dei gatti, ma ci costringe a confrontarci con una realtà, quella subatomica, dove le regole della nostra intuizione quotidiana cessano di essere valide, aprendo le porte a un universo molto più strano e affascinante di quanto possiamo immaginare.

 

Una rappresentazione artistica dell'universo primordiale con onde gravitazionali che increspano lo spaziotempo.

Un nuovo studio basato sui dati raccolti dagli array di pulsar timing (PTA) ha rivelato un "ronzio" di fondo di onde gravitazionali a bassissima frequenza che pervade l'universo. Sebbene previsto dalla teoria, l'intensità di questo segnale è molto più alta di quanto i modelli standard si aspettassero, suggerendo la presenza di fenomeni cosmologici sconosciuti o la necessità di rivedere le nostre teorie sull'universo primordiale. ARTICOLO COMPLETO

Ascoltare l'universo con le pulsar
A differenza di LIGO e Virgo, che rilevano onde gravitazionali ad alta frequenza generate da eventi violenti come fusioni di buchi neri, gli esperimenti PTA come NANOGrav usano le pulsar millisecondo come una rete di orologi cosmici di precisione. Queste stelle di neutroni ruotano centinaia di volte al secondo, emettendo fasci di onde radio a intervalli regolarissimi. Il passaggio di un'onda gravitazionale a bassissima frequenza "stira" e "comprime" lo spaziotempo tra la Terra e una pulsar, causando una minuscola ma rilevabile variazione nel tempo di arrivo dei suoi segnali.

Un segnale troppo forte
Dopo oltre 15 anni di osservazioni, i dati combinati di diversi PTA hanno confermato con un'altissima significatività statistica la presenza di questo fondo stocastico di onde gravitazionali. La fonte più probabile sono le coppie di buchi neri supermassicci che spiraleggiano lentamente l'uno verso l'altro al centro delle galassie in fusione. Tuttavia, i modelli astrofisici attuali che simulano queste fusioni non riescono a spiegare l'ampiezza del segnale osservato: è da due a tre volte più intenso del previsto.

Nuova fisica all'orizzonte?
Questa discrepanza ha acceso l'entusiasmo della comunità scientifica, poiché potrebbe essere la prima prova di "nuova fisica". Tra le ipotesi alternative, vi sono le vibrazioni di stringhe cosmiche, transizioni di fase nell'universo primordiale o persino forme esotiche di materia oscura. I prossimi anni saranno cruciali: l'aumento della sensibilità dei PTA, grazie all'inclusione di più pulsar e a un periodo di osservazione più lungo, permetterà di mappare questo fondo con maggiore precisione, aiutando i cosmologi a distinguere tra le diverse teorie e, forse, a scoprire un capitolo completamente nuovo della storia del cosmo.

La scoperta del fondo di onde gravitazionali a bassa frequenza non è un punto di arrivo, ma l'inizio di una nuova era per l'astronomia. Il "ronzio" dell'universo è più forte del previsto, e capire il perché potrebbe costringerci a riconsiderare alcuni degli assunti fondamentali sulla formazione delle galassie e sull'evoluzione dell'universo stesso. L'indagine è appena iniziata, e le risposte promettono di essere rivoluzionarie.