![\"\"](\"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-content\/uploads\/2025\/10\/1759835415-elettroni.jpg\")
<\/p>\nIl Premio Nobel per la Fisica del 2025 \u00e8 stato assegnato a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis per \u00abla scoperta dell\u2019effetto di tunnel quantistico macroscopico e della quantizzazione dell\u2019energia in un circuito elettrico\u00bb.<\/p>\n
Con il loro lavoro, i premiati di quest\u2019anno hanno mostrato quanto pu\u00f2 essere grande un sistema che mostra ancora effetti quantistici, quindi non legati alla fisica che osserviamo comunemente. Per farlo hanno costruito un circuito elettrico, grande pi\u00f9 o meno come il palmo di una mano, e hanno dimostrato che anche in questo caso un oggetto si pu\u00f2 comportare secondo le leggi della meccanica quantistica. In particolare, hanno osservato due fenomeni tipici del mondo subatomico (cio\u00e8 dei processi che avvengono in scale inferiori a quelle degli atomi): il tunneling quantistico, cio\u00e8 la capacit\u00e0 di attraversare barriere energetiche altrimenti impossibili da superare per la fisica classica, e la quantizzazione dell\u2019energia, in cui questa non varia in modo continuo ma a scatti.<\/p>\n
In generale, la fisica quantistica descrive i fenomeni microscopici su una scala che coinvolge le singole particelle, contrapposta alla descrizione dei fenomeni macroscopici che comprendono invece un gran numero di particelle. Una palla da tennis \u00e8 formata da una quantit\u00e0 gigantesca di molecole e non mostra effetti della meccanica quantistica: se cade a terra rimbalza. Una singola particella, invece, a volte pu\u00f2 attraversare direttamente una barriera e apparire dall\u2019altra parte, in un fenomeno che viene chiamato tunneling.<\/p>\n
L\u2019effetto tunnel quantistico \u00e8 noto da circa un secolo e viene usato per definire il modo in cui una particella subatomica, come un elettrone, pu\u00f2 attraversare (\u201ctunnelare\u201d) una barriera energetica anche se non ha energia a sufficienza per superarla secondo le leggi della fisica classica. Nella meccanica quantistica le particelle non sono solo palline da tennis, si comportano anche come un\u2019onda, la cui funzione rappresenta la probabilit\u00e0 di trovare la particella in un certo punto dello spazio.<\/p>\n
Quando un\u2019onda-particella incontra la barriera di energia, l\u2019onda non si ferma di colpo, ma decade esponenzialmente, cio\u00e8 diventa sempre pi\u00f9 debole all\u2019interno della barriera stessa. Se questa a livello atomico \u00e8 molto sottile, c\u2019\u00e8 una probabilit\u00e0 (estremamente piccola, ma non nulla) che l\u2019onda non si estingua completamente prima di raggiungere l\u2019altra parte della barriera. Se l\u2019onda riesce a emergere, significa anche che c\u2019\u00e8 una probabilit\u00e0 diversa da zero di trovare la particella al di l\u00e0 della barriera.<\/p>\n
Detto in altre parole, la particella non scava un buco come potrebbe fare una pallina da tennis dentro la rete, passando dall\u2019altra parte, ma \u00e8 la sua natura ondulatoria e probabilistica a consentirle di passare al di l\u00e0 senza rompere nulla.<\/p>\n
Senza l\u2019effetto tunnel quantistico le stelle non brucerebbero: la temperatura nel loro nucleo non \u00e8 da sola sufficiente per permettere le reazioni di fusione nucleare. Ma ci sono anche diverse applicazioni tecnologiche rese possibili da questo fenomeno, per far funzionare le schedine di memoria che usiamo nelle macchine fotografiche o per un particolare tipo di microscopi elettronici a scansione, che creano immagini della superficie dei materiali a livello atomico.<\/p>\n
Verso la met\u00e0 degli anni Ottanta, Devoret, Clarke e Martinis stavano studiando come i fenomeni quantistici, normalmente osservabili solo a livello microscopico, possano manifestarsi su sistemi pi\u00f9 grandi. Costruirono un particolare circuito (giunzione Josephson) nel quale gli elettroni non si comportano come singole particelle, ma si uniscono in coppie. Una giunzione Josephson \u00e8 un dispositivo formato da due superconduttori separati da un sottilissimo strato isolante. In questi, gli elettroni si uniscono in coppie (chiamate coppie di Cooper), che possono muoversi senza resistenza.<\/p>\n
Nella giunzione, le coppie possono attraversare lo strato isolante grazie al fenomeno del tunneling quantistico, come se la barriera non ci fosse, mantenendo la loro coerenza come un unico sistema. Questo permette di generare effetti elettrici misurabili, come una tensione variabile, e di osservare comportamenti quantistici su scala macroscopica. Per funzionare correttamente, la giunzione richiede un apparato molto preciso e ben schermato, in modo da evitare interferenze che possano disturbare le delicate propriet\u00e0 quantistiche delle coppie di elettroni.<\/p>\n
I tre ricercatori applicarono alla giunzione Josephson una debole corrente elettrica e misurarono poi la tensione, che \u00e8 legata alla resistenza elettrica nel circuito (cio\u00e8 quanto questo complica il passaggio della corrente). Notarono in questo modo che la tensione impiegava un po\u2019 di tempo prima di passare da zero a un valore pi\u00f9 alto, a dimostrazione che per un breve periodo gli elettroni accoppiati superavano la barriera grazie all\u2019effetto tunnel. Furono necessari molti test per tenere in considerazione la componente di casualit\u00e0 legata alla fisica quantistica, ma trovarono anche ulteriori conferme ai loro assunti quando applicarono pi\u00f9 energia al sistema, notando che lo stato di tensione a zero aveva una durata pi\u00f9 breve.<\/p>\n
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In un normale conduttore (1) gli elettroni (le sfere bianche) si muovono individualmente e in modo caotico contribuendo a generare resistenza elettrica al passaggio di una corrente, come quando una folla prova a passare in un corridoio stretto; in un superconduttore gli elettroni si uniscono in coppie e fluiscono in modo sincronizzato senza resistenza salvo non ci sia una barriera; in una giunzione Josephson (3) le coppie si comportano come se fossero un\u2019unica particella che occupa l\u2019intero circuito.<\/p>\n
In pratica, i ricercatori riuscirono a osservare un comportamento quantistico \u201cmacroscopico\u201d: un effetto tipico delle particelle \u2013 il tunneling \u2013 si manifestava in un oggetto abbastanza grande da poter essere misurato direttamente. Mostrarono cos\u00ec che le leggi della meccanica quantistica non riguardano solo atomi e particelle singole, ma possono influenzare anche sistemi pi\u00f9 complessi, come il loro circuito, aprendo la strada a nuovi esperimenti e applicazioni tecnologiche basati sui fenomeni quantistici.<\/p>\n
L\u2019esperimento di Devoret, Clarke e Martinis ha avuto importanti conseguenze per la comprensione della meccanica quantistica, segnalando come ci possono essere casi in cui sono coinvolte grandi quantit\u00e0 di particelle, che insieme si comportano proprio come predice la meccanica quantistica. Il loro stato quantistico macroscopico ha reso possibili nuovi esperimenti, usando apparati simili a quelli sviluppati per quell\u2019esperimento e ha aperto la strada a tecnologie quantistiche come circuiti superconduttori, qubit per computer quantistici<\/a> e atomi artificiali su larga scala, offrendo sia applicazioni pratiche sia nuove informazioni per la teoria fisica.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Il Premio Nobel per la Fisica del 2025 \u00e8 stato assegnato a John Clarke, Michel H. Devoret e…\n","protected":false},"author":3,"featured_media":151378,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[14,8,1537,90,89,7,15,82,9,83,10,13,11,80,84,12,81,85],"class_list":{"0":"post-151377","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-ultime-notizie","8":"tag-cronaca","9":"tag-headlines","10":"tag-it","11":"tag-italia","12":"tag-italy","13":"tag-news","14":"tag-notizie","15":"tag-notizie-di-cronaca","16":"tag-notizie-principali","17":"tag-notiziedicronaca","18":"tag-notizieprincipali","19":"tag-titoli","20":"tag-ultime-notizie","21":"tag-ultime-notizie-di-cronaca","22":"tag-ultime-notizie-e-news-di-oggi","23":"tag-ultimenotizie","24":"tag-ultimenotiziedicronaca","25":"tag-ultimenotizieenewsdioggi"},"share_on_mastodon":{"url":"","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/151377","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=151377"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/151377\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/151378"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=151377"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=151377"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=151377"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}