Nel maggio del 2002 Robert P. Crease, filosofo della scienza, promuove sulla rivista Physics World un sondaggio per scegliere l'esperimento più bello della fisica. Quello citato il maggior numero di volte dai lettori risulta l'interferenza di elettroni singoli.
Si tratta della dimostrazione del cosiddetto "dualismo ondulatorio-corpuscolare", secondo il quale l'elettrone può comportarsi sia come una particella materiale - ad esempio una microscopica pallina da tennis - che come un'onda.
Questo comportamento, diverso da quello che osserviamo nelle cose della vita quotidiana, è tipico di oggetti molto piccoli come atomi, elettroni, protoni, neutroni. Vedremo che anche la luce ha un comportamento simile a quello degli elettroni.
L'esplorazione del mondo microscopico, invisibile all'occhio, che fu possibile a partire dalla fine del 1800 grazie al progresso degli strumenti scientifici, mise in luce fenomeni che non si spiegavano con le teorie allora esistenti e che risultavano spesso contrari all'intuito comune. Per spiegare questi fenomeni i fisici dovettero elaborare teorie radicalmente nuove, aprendo un nuovo capitolo della fisica: la meccanica quantistica.
L' esperimento di interferenza di elettroni singoli ha un ruolo importantissimo nella fisica moderna. Non a caso viene trattato all'inizio di molti libri di meccanica quantistica. Sicuramente è tra gli esperimenti che hanno maggiormente rivoluzionato la visione della realtà nella storia della fisica e della scienza più in generale.
Di esso si iniziò a parlare intorno al 1925, ma solo come esperimento mentale. Per molto tempo fu infatti ritenuto impossibile da realizzare in laboratorio, per le difficoltà tecniche che comportava. Numerosi ricercatori si impegnarono nel tentativo di superare queste difficoltà. Un ruolo determinante lo hanno avuto tre fisici e microscopisti elettronici italiani: Giulio Pozzi, Gian Franco Missiroli (del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna), e Pier Giorgio Merli (del CNR-LAMEL, oggi CNR-IMM - Istituto per la Microelettronica e i Microsistemi - Bologna). Ai tre si deve il primo resoconto (1976) su rivista internazionale (American Journal of Physics) dell' esperimento. Esso viene anche raccontato nel film didattico "Interferenza di elettroni", realizzato dal Reparto di Cinematografia Scientifica del CNR nello stesso anno.
Questo sito vuole presentare diversi aspetti dell'esperimento: la sua spiegazione divulgativa, la storia, le motivazioni per cui è stato definito il "più bello" i dettagli tecnici che ne hanno permesso la realizzazione, le rivoluzionarie conseguenze che ha avuto sulla concezione della realtà. Un capitolo è poi dedicato al film del 1976 "Interferenza di elettroni", che, come abbiamo detto, racconta l'esperimento in modo didattico - divulgativo.
C'è anche una ragione pratica che rende attuale questo argomento. I più recenti sviluppi della tecnologia (come la nanotecnologia) si basano sulla manipolazione di singoli atomi, elettroni, molecole e sul tentativo di usare questi oggetti per applicazioni innovative (vedi ad esempio la realizzazione del computer quantistico). Come detto prima, il comportamento di questi oggetti microscopici obbedisce alla meccanica quantistica. Questa non è dunque solo importante per il progresso della conoscenza scientifica; sicuramente essa diventerà sempre più determinante per lo sviluppo delle tecnologie del futuro.
|
