ALLA SCOPERTA DELLE LEGGI FONDAMENTALI DELLA NATURA: LO STUPEFACENTE MONDO QUANTISTICO

 

MARCO BERSANELLI

Buongiorno, benvenuti a tutti. 100 anni fa circa nel panorama della fisica emergeva una novità straordinaria e sorprendente che era l’affermarsi della fisica quantistica. È qualcosa che non è venuto dalla genialità di una singola persona, di un singolo grande pensatore o scienziato, ma è il risultato collettivo di una serie di passi avanti fatti da alcuni degli elementi più brillanti del secolo scorso, da Heisenberg a Schrödinger, a Dirac, erano giusto gli anni dal 1925 al 1928, più o meno. Che cosa hanno scoperto, che cosa hanno svelato? Hanno descritto in modo accurato e preciso il tipo di ordine che regna nel mondo subatomico, nel mondo delle particelle elementari, nel mondo dei mattoni fondamentali della materia, per richiamare al titolo del Meeting. Stiamo parlando di particelle che vivono nel nucleo degli atomi, addirittura all’interno delle particelle che formano i nuclei degli atomi. Il tipo di ordine che hanno visto regnare in questo mondo microscopico è qualcosa di sorprendente, di profondamente sorprendente, come dice il titolo di questo incontro, stupefacente perché non si adatta al nostro modo di visualizzare la realtà. Da allora, da questi 100 anni, sono stati fatti molti passi avanti, ma il fondamento fu gettato in quegli anni, il fondamento è rimasto lo stesso. Tre anni dopo, proprio il 2025, quest’anno, è stato proclamato dalle Nazioni Unite l’anno internazionale della scienza e della tecnologia quantistica, leggo dalla loro statement, con lo scopo di accrescere la consapevolezza pubblica dell’importanza della scienza quantistica e delle sue applicazioni. Noi qui al Meeting abbiamo voluto raccogliere questo invito perché riteniamo che questa visione che emerge dalla meccanica quantistica abbia un valore culturale profondo ancora per certi versi da esplorare, da scoprire. Per due motivi direi. Uno è che questa non visualizzabilità, questa stranezza, questo modo di comportarsi della natura che non corrisponde al nostro senso comune, in qualche modo ci obbliga a un’apertura mentale, ci obbliga ad avere una disponibilità ad accogliere una realtà che si propone in un modo molto diverso da come noi ce l’aspettiamo e credo che questo abbia un valore in sé. Il secondo motivo è che le applicazioni tecnologiche che derivano da questa conoscenza sono importantissime oggi e sono destinate a diventare ancora più grandi. Dunque oggi abbiamo la fortuna di addentrarci in questo mondo che è un mondo che pone delle sfide alla nostra comprensione, ma abbiamo la fortuna di essere accompagnati da due grandi protagonisti a livello internazionale di questo tipo di studi e passo subito a presentarli. Sono particolarmente felice che loro siano qui, sia per l’alto livello che donano con la loro presenza al Meeting e a tutti noi, anche perché sono due amici, sono due persone con cui ho davvero un’amicizia, sono particolarmente grato che siano qui con noi. Allora, vi presento Stefano Forte. È professore ordinario di fisica teorica all’Università Statale di Milano, che vuol dire anche, nel nostro caso, che è nello stesso corridoio in cui mi trovo anch’io, siamo nello stesso istituto. Si è laureato in fisica all’Università di Torino e ha conseguito il PhD negli Stati Uniti all’MIT, dopodiché ha lavorato con ruoli di responsabilità diversi presso l’INFN e poi alla divisione teorica del CERN a Ginevra. È stato visiting professor di diverse università come la Pierre Marie Curie di Parigi, la Scuola Normale Superiore di Lione, l’Università di Edimburgo e l’Università di Barcellona. Maria Ubiali. Maria è professoressa di fisica teorica delle particelle al dipartimento di matematica applicata e fisica teorica dell’Università di Cambridge. Si è laureata a Milano, non lontano da quel corridoio sopra detto con il professor Stefano Forte e ha poi conseguito un dottorato congiunto tra l’Università di Edimburgo e l’Università Cattolica di Lovanio in Belgio. Ha lavorato come postdoc a Aquisgrana in Germania e poi è andata a Cambridge dove prima di diventare professoressa come è adesso è stata anche lecturer in matematica presso il Newnham College e ha anche vinto uno starting grant. Come ho detto, Maria è allieva di Stefano e continuano a collaborare e in particolare un filone che unisce attualmente ancora la loro ricerca è quello della quantocromodinamica che è una teoria quantistica che descrive le interazioni fondamentali che avvengono tra quelle particelle che sono all’interno dei protoni e dei neutroni che formano i nuclei degli atomi. Stiamo veramente parlando dei mattoni fondamentali della materia e in particolare studiano in che modo i quark e i gluoni convivono in queste particelle e si suddividono il momento e l’energia del protone e del neutrone. Io credo davvero che ci aiuteranno adesso a entrare nel merito. Fra l’altro, se proprio dovesse essere disastroso, abbiamo qui degli strumenti musicali e devo dire che sia Stefano che Maria sono musicisti oltre che fisici e quindi casomai alla fine possiamo rimediare con un po’ di musica. Allora, io comincerei col chiedere prima a Maria, poi a Stefano, di farci entrare in questo mondo. Prego.

MARIA UBIALI

Ecco, mi avvicino al leggio. Ok, grazie Marco, grazie per questo invito. Per me è veramente emozionante essere qui a parlare di un tema che mi appassiona così tanto e in un luogo che a me è così caro come il Meeting di Rimini. È bellissimo essere qui con Stefano che è colui che ha instillato in me la passione per la fisica teorica delle particelle più di 20 anni fa. Allora, vorremmo farvi addentrare in questo tema della fisica quantistica attraverso delle slide che abbiamo preparato insieme e in particolare soffermandoci su due temi. Perché di questa avventura scientifica così appassionante che da 100 anni continua a stupirci si potrebbero dire molte cose. Quando introduco la fisica quantistica ai miei studenti di matematica a Cambridge, dico sempre di prepararsi a una bellissima gita in montagna. Ci saranno sicuramente dei momenti di aridità in cui dovremmo studiare dei formalismi matematici magari non immediatamente intuibili e quello sarà come essere su una salita molto ardua, però improvvisamente ci troveremo davanti a dei paesaggi magnifici che non avremmo mai potuto immaginare se fossimo rimasti a valle. Oggi vorremmo proprio presentarvi due di questi paesaggi magnifici. Il primo è come la fisica quantistica ha introdotto un passaggio dal determinismo al probabilismo, quindi come si passa da una visione deterministica della realtà a una visione basata sulla probabilità. Fatemi cominciare con un breve excursus storico. Immaginatevi che siamo alla fine del 1900 della Belle Époque, dopo un periodo di depressione economica, siamo in un periodo di grande sviluppo sociale ed economico e nella scienza siamo poco dopo la morte di Charles Darwin. Maxwell ha elaborato questa bellissima teoria dell’elettromagnetismo nel 1873 che è una delle teorie più belle perché Maxwell con quattro equazioni matematiche unisce tutti i fenomeni legati all’elettricità, al magnetismo, alla luce, a tutti i tipi di radiazione attraverso il concetto di onda elettromagnetica. D’altra parte, sempre Maxwell, che vedete qui al centro assieme a Boltzmann, ha posto le basi della teoria dei gas che sono basati sulle particelle, per cui ci sono due concetti assolutamente separati. Da una parte le onde che sono degli oggetti estesi nello spazio, e d’altra parte le particelle che sono oggetti puntiformi che hanno in ogni punto dello spazio una posizione e una velocità. Con questi due mondi distinti si sembra spiegare tutto. Infatti in questa trasparenza ho messo questa frase del famoso fisico Albert Michelson che è colui che ha misurato la velocità della luce che dice: “Sembra probabile che la maggior parte dei grandi principi fondamentali sia ormai stata saldamente stabilita e che ulteriori progressi debbano essere cercati principalmente nell’applicazione rigorosa di questi principi a tutti i fenomeni che osserviamo”, per cui sembrava finita in un certo senso. Eppure la realtà sorprende sempre. Infatti, come dice il grande filosofo e scienziato Teilhard de Chardin, la storia della scienza naturale può essere vista come l’elaborazione di occhi sempre più perfetti entro un cosmo nel quale c’è sempre qualcosa in più da vedere. Questo è vero non soltanto quando guardiamo alle stelle o alle galassie lontane, ma anche quando guardiamo alla realtà davanti ai nostri occhi in profondità, ovvero quando andiamo a vedere quali sono gli elementi più piccoli, gli elementi fondamentali che costituiscono tutte le cose che vediamo fino ad arrivare agli atomi e alle particelle subatomiche di cui parlava Marco all’inizio. Quando arriviamo a questa scala le leggi della fisica classica che sembravano funzionare per tutto cominciano a vacillare e quindi occorrono nuovi occhi, occorre un nuovo modo di vedere la realtà che è proprio la fisica quantistica. Come inizia questo viaggio nella fisica quantistica? inizia proprio perché ci sono dei fenomeni, degli esperimenti assolutamente inspiegabili dal concetto separato di particella e di onda, perché ci sono degli esperimenti in cui la luce, che quindi è una cosa che è sempre stata pensata come un’onda, comincia a comportarsi come un insieme di particelle e allo stesso tempo gli elettroni, che sono sempre stati considerati come delle particelle, iniziano a comportarsi come delle onde, addirittura a fare interferenza tra di loro, come quando gettate due sassolini in uno stagno, vedete due onde concentriche che si formano e in alcuni punti si sovrappongono, in altri punti si annullano. Lo stesso succedeva con delle particelle. Questi esperimenti sono sconvolgenti e iniziano a far pensare che i due concetti separati di onda e di particella devono cominciare ad andare insieme. Allora, per farvi capire cosa intendo, voglio portarvi prima a una scala magari più familiare per tutti noi. Immaginate due palle da biliardo che si scontrano, solo che dovete immaginarvele a una scala, a una dimensione molto più piccola rispetto a quella che vedete nello schermo. Innanzitutto, pensiamo cosa accade. Vediamo, ecco qua, in un biliardo classico, l’abbiamo stilizzato in questo schema. Se prendete due palline da biliardo e siamo nella fisica classica e le fate scontrare ogni volta con una certa velocità iniziale a una certa direzione, quello che succede è che date le stesse condizioni iniziali, avverrà sempre la stessa cosa, per cui ogni volta che ripetiamo l’esperimento e facciamo scontrare due palline da biliardo, troveremo sempre esattamente la stessa cosa. Questo è proprio quello che se visualizziamo l’esito con un diagramma a barre troviamo una singola barra nel nostro istogramma perché al 100% delle volte accade la stessa cosa. Questa è proprio l’idea del determinismo della fisica classica, del determinismo newtoniano che ci dice che una volta che conosco le posizioni, le velocità iniziali di un sistema e tutte le forze a cui sono sottoposte, conoscerò esattamente la velocità e le posizioni delle particelle nel futuro. Date le condizioni iniziali, l’evoluzione del sistema è completamente prevedibile. Infatti il grande matematico e fisico Laplace diceva: “Se un’intelligenza conoscesse tutte le forze, le posizioni degli atomi, nulla sarebbe incerto, il futuro come il passato sarebbe presente ai nostri occhi.” Invece cosa succede in un biliardo quantistico? Rifacciamo lo stesso esperimento e qui facciamo scontrare le palline con la stessa velocità e lo stesso angolo. Qui vedete che ogni volta che facciamo l’esperimento le palline da biliardo vanno in una direzione diversa. Ogni esperimento l’esito può essere diverso. In un biliardo classico sappiamo già il risultato. Mentre in un biliardo quantistico ogni urto apre un ventaglio di possibilità, ciascuno con una probabilità ben definita. Se noi ripetiamo questo esperimento molto semplice, tante volte facciamo il diagramma a barre di prima in cui mettiamo tutti gli esiti dell’esperimento, avremo tutte le velocità e le direzioni che le palle hanno dopo lo scontro. Vediamo che non c’è una singola barra, l’unico esito possibile della fisica classica, ma c’è un ventaglio di possibilità. Questo è proprio il passaggio dal determinismo al probabilismo, che è quello che ha introdotto Schrödinger, uno dei padri della meccanica quantistica. Attenzione, non è che in meccanica quantistica ogni volta che facciamo scontrare due particelle succede qualcosa di random, qualcosa di casuale, ma accade qualcosa di diverso con una probabilità che è definita dalle leggi della fisica quantistica. Vorrei cercare di spiegarmi meglio su questo concetto perché è proprio il concetto centrale e ho provato con queste animazioni. Il punto non è che in un biliardo quantistico non si conserva più l’energia. La conservazione dell’energia è un principio fisico irrinunciabile, ovvero l’energia che ho negli stati iniziali, delle palline prima che si scontrano, deve essere identica all’energia nello stato finale delle palline dopo lo scontro. Quello che però succede è legato a quanto dicevo prima, ovvero al fatto che non si può più considerare in maniera separata una particella e un’onda, perché in realtà mentre la particella in fisica classica è un puntino in un punto determinato dello spazio con una certa velocità, in fisica quantistica una particella è associata a un’onda di probabilità come quella che vedete sopra e quindi la pallina può trovarsi in qualunque punto dello spazio in cui l’onda che vedete qua sopra non è zero e solo nell’istante in cui io misuro la posizione della pallina, allora la pallina viene a trovarsi in un punto ben definito. È come se ciascuno di voi in realtà fosse sparso attorno al posto in cui vi sedete. Solo quando qualcuno vi osserva o quando qualcuno misura la posizione di ciascuno di voi, venite a trovarvi esattamente nel punto in cui pensate di trovarvi. Detto diversamente, è come se ogni particella ha associata una nuvola di probabilità come quella che vedete là in alto a destra. Quando uno fa una misura per determinare qual è la posizione della particella, è più probabile trovare la particella nella zona della nuvola che è più densa, ma prima di misurarla non lo so. Questo è un concetto molto difficile ma molto affascinante, ma ce n’è un altro, come se non bastasse, che ha a che vedere con il principio di indeterminazione di Heisenberg, che è un altro padre della fisica quantistica. Il punto è questo, che quando facciamo una misura capiamo la posizione, ma se io avessi uno strumento precisissimo, per cui venissi a conoscere la posizione della particella con un’incertezza zero, con zero incertezza sperimentale, io perderei qualunque informazione sulla velocità con cui la particella si sta muovendo. Potrebbe andare a 10 km/h come a 1000 km/h, non lo saprei. Viceversa, se io misurassi precisamente con zero errore la velocità della particella, potrebbe essere ovunque nello spazio. Questo è proprio alla base del principio di indeterminazione di Heisenberg, per cui è insito nella realtà un errore, è insito un compromesso tra quanto bene voglio conoscere una cosa e quanto bene voglio conoscere un’altra. Quanto ho cercato di dire è riassunto in questa frase che vedete sulla trasparenza sempre di Heisenberg che dice: “Ciò che osserviamo non è la natura stessa, ma la natura esposta al nostro metodo di interrogazione.” Questo è veramente rivoluzionario. Ma ora, se non siete già abbastanza confusi, vorrei darvi un ulteriore concetto, l’aspetto della relatività speciale che storicamente viene formulato prima della fisica quantistica nel 1905 da Albert Einstein. Una volta che uno mette insieme il concetto di relatività speciale e di meccanica quantistica, il principio di indeterminazione di cui ho parlato, succedono delle cose ancora più straordinarie perché il numero di palline che scontro o la tipologia di palline non è più un concetto fissato. L’unica cosa fissata è l’energia. Ma può succedere che nel mio biliardo quantistico quando scontro la pallina gialla e rossa, vengano fuori una pallina verde e una pallina blu che magari pesano di più delle palline che ho fatto scontrare. O addirittura quando le faccio scontrare spunta dal nulla una pallina rosa che magari pesa volte di più delle palline che ho fatto scontrare, ovvero la quantità di materia nello stato finale, ovvero la somma delle masse delle palline dopo lo scontro, può essere più grande della massa delle palline che scontrano. Questo perché E è uguale MC quadrato, la famosa equazione di Einstein che detta in parole vuol dire che la materia non è altro che una forma di energia. Quanto vi ho detto può sembrare fantascientifico, ma non è fantascienza. Sono cose che noi vediamo esattamente in tantissimi esperimenti, in particolare negli acceleratori di particelle, che sono le cose di cui io e Stefano ci occupiamo dal punto di vista teorico. Al CERN, come diceva Marco, a Ginevra c’è questo enorme acceleratore di particelle, il più potente acceleratore che sia mai stato costruito, che si chiama LHC, The Large Hydron Collider, è anche chiamato la Big Bang Machine, una macchina da Big Bang, nel senso che lo scontro tra protoni a velocità altissime, a un’energia incredibile, mai raggiunta prima, genera uno stato a livello di energia pari a quello che c’era una frazione di secondo dopo il Big Bang. In questo acceleratore che vedete qui c’è questo anello sotterraneo che è lungo 27 km sotto il confine franco-svizzero attorno a Ginevra e qui ci sono due fasci di protoni che vengono accelerati praticamente quasi alla velocità della luce e vengono fatti scontrare in questi quattro punti, in cui ci sono quattro enormi rivelatori che fanno fotografie di cosa succede, di quali palline escono facendo scontrare le due palline che sono i protoni. Questi rivelatori sono delle cose enormi. Questo è il detector CMS di cui parlerà Stefano dopo e vedete che servono delle tecnologie incredibili per fotografare. Ogni secondo immaginate che ci sono centinaia di migliaia di foto di quello che accade. Perché dobbiamo farne così tante? Perché ogni volta accade qualcosa di diverso come vi farò vedere. C’è un computer, una rete di computer in tutto il mondo che raccoglie i dati che provengono da queste fotografie delle particelle in uscita. Adesso vi faccio vedere in questo video bellissimo fatto dal CERN, quello che accade. Immaginatevi questi pallini luminosi sono i protoni che vengono estratti da sorgenti atomiche e vengono accelerati a velocità sempre più alte da questi magneti superconduttori, fino a che quando arrivano in questo anello poco prima dell’anello principale vengono mandati in direzioni opposte. Qui, come vedete, stiamo andando sotto terra proprio nel tunnel in cui i protoni vengono accelerati e vedrete che i protoni in un secondo non sono particelle elementari, ma sono particelle fatte a loro volta da oggetti più piccoli che si chiamano quark. Quando un protone arriva in questo rivelatore di particelle da destra e l’altro protone arriva da sinistra, quello che accade è che quando si scontrano nel centro di questo detector. Guardate cosa succede. Da due palline escono centinaia di righe, che rappresentano le palline in uscita, ovvero le particelle che vengono create dalla collisione di due protoni. Se sommiamo la massa di tutte queste particelle è una massa molto più grande della massa dei protoni che abbiamo scontrato. L’altra cosa importante è che alcune di queste tracce di particelle sono curve. Questo sarà importante per quanto vi dirà Stefano tra un paio di minuti. Vi faccio vedere la cosa. L’ho già detto prima, perché dobbiamo fare così tante foto? Perché ogni volta che facciamo scontrare due protoni avvengono cose diverse. Vi faccio vedere due foto possibili, ma in realtà ci sono veramente migliaia di esiti possibili e per capire quello che accade, le leggi della fisica quantistica, dobbiamo fare più foto possibile e capire. Qui abbiamo che da due protoni, qua in alto a sinistra, escono le palline in uscita, sono un bosone W doppio che pesa quasi 100 volte il protone più un quark top che è uno dei costituenti elementari più pesanti che pesa quasi 200 volte, rispetto a un protone. Qui a destra vedete che da due protoni vengono un bosone Z, un top quark e la sua antiparticella che è un top antiquark. Questi sono fenomeni che vediamo costantemente accadere in ogni istante. Ci sono proprio la fisica quantistica e la relatività speciale in gioco. Con questo lascio la parola a Stefano.

STEFANO FORTE

Bene, grazie. Riprendo da dove Maria ha lasciato il discorso e credo sia chiaro da quello che Maria ha raccontato che le proprietà della fisica quantistica sono abbastanza sorprendenti. Io vorrei parlarvi di una proprietà ancora più sconcertante della fisica quantistica che va sotto il nome di entanglement, che vuol dire intrecciamento ed è una proprietà così strana che Einstein non l’ha mai potuta accettare. Basato su questa proprietà, Einstein riteneva che la meccanica quantistica non potesse essere corretta, forse poteva essere un’approssimazione di una teoria fondamentale più fondamentale, ma non poteva essere giusta. Quello che vorrei cercare di fare è farvi capire questa cosa così strana e così sconcertante da essere ancora più sorprendente di quello di cui ha parlato Maria. Per farlo devo prenderla un po’ alla lontana, partendo da una proprietà che hanno tutte le particelle elementari che fu scoperta da due giovani dottorandi, due giovani studenti olandesi che avevano all’epoca 25 anni, Uhlenbeck e Goudsmit, che si chiama Spin. Spin, in inglese, vuol dire girare su se stessi. Quello che Goudsmit e Uhlenbeck scoprirono era che certe proprietà degli atomi che erano conosciute allora potevano essere capite o spiegate solo supponendo che l’elettrone si comportasse come un oggetto che ruota su se stesso. Noi ora sappiamo che l’elettrone non ruota veramente su se stesso, anche perché l’elettrone è un oggetto puntiforme e un punto non può ruotare su se stesso, però si comporta come se ruotasse su se stesso. Quindi quando io vedo una particella elementare, la particella elementare si comporta come un oggetto che ruota su se stesso. Dico una particella elementare perché questa proprietà, lo spin, che venne scoperta per gli elettroni, è una proprietà che hanno tutte le particelle elementari, per la verità tutte tranne una, il bosone di Higgs che è un oggetto un po’ particolare, ma tutte le altre particelle elementari hanno spin, si comportano come un oggetto che ruota su se stesso e questa proprietà di ruotare su se stessi di una particella elementare però è una proprietà quantistica e quindi esiste in un modo molto particolare, esiste solo in due stati. Una particella elementare può ruotare su se stessa in senso antiorario, come il cubetto che sto mostrando, oppure può ruotare in senso orario, non può stare fermo, andare un po’ più veloce. Quando io misuro una particella elementare scopro che o gira su se stesso in senso orario o gira su se stesso in senso antiorario. Come faccio a capirlo? Posso guardare l’ombra della particella. Come vedete in questa visualizzazione. Io guardo l’ombra e vedo che l’ombra gira in senso antiorario oppure misuro che l’ombra gira in senso orario e, come spiegava prima Maria, questa è una cosa che quantisticamente succede in modo casuale, nel senso che ogni volta che io faccio la misura potrei trovare o che la particella gira in senso orario o che gira in senso antiorario, però la probabilità di trovare uno dei due possibili risultati è completamente determinata dalle leggi della fisica quantistica. Quindi le tracce delle particelle che vedevate prima nella slide di Maria corrispondono a delle particelle tali per cui quando io le misuro c’è una certa probabilità di trovare che girino in senso orario e una certa altra probabilità che giri in senso antiorario che è completamente calcolabile usando le leggi della fisica quantistica e che dipenderà da che tipo di particella è, che energia aveva quando si è scontrata, che energia aveva quando è uscita, in che direzione è uscita e naturalmente noi oggi conosciamo la teoria molto bene, quindi troviamo un accordo stupefacente tra la predizione e quello che poi si osserva effettivamente negli esperimenti dove, come spiegava Maria, c’è un’enorme quantità di dati, quindi magari ne abbiamo milioni e milioni e possiamo vedere che effettivamente la probabilità che abbiamo calcolato è esattamente quella predetta dalle leggi quantistiche. A questo punto, naturalmente, vi chiederete: “Sì, va bene, ok, misuro l’ombra, ma che vuol dire misurare l’ombra?” Come si fa a vedere l’ombra di una particella che gira? Per questo devo tornare all’esperimento che avete visto prima nelle immagini di Maria che si chiama CMS e la S nella sigla di CMS sta per solenoide. Forse qualcuno di voi ha dei ricordi scolastici per cui si ricorda che il solenoide è un modo di costruire una gigantesca calamita. Un solenoide è un avvolgimento di filo elettrico in cui passa una corrente elettrica e che genera un campo magnetico, quella cosa che fanno le calamite. Quella cosa che proietta l’ombra della particella a seconda che giri in senso orario o antiorario è il campo magnetico e quindi l’esperimento CMS, in particolare questa gigantesca struttura, è costruita attorno, come vedete nella parte destra dell’immagine, a una gigantesca calamita, un gigantesco solenoide che serve appunto a misurare se le particelle hanno spin che corrisponde a girare in senso orario o antiorario. Come si fa questa misura? Com’è questo spin? Vi faccio vedere il logo dell’esperimento che compariva in un angolino delle immagini mostrate da Maria. Il logo dell’esperimento mostra in forma schematica queste righe rosse che corrispondono a tracce delle particelle e vedete che le righe sono curve. A seconda che la particella giri in senso orario o antiorario, quando immersa in campo magnetico curva in una direzione o l’altra. Qui schematicamente nel logo hanno messo le particelle che girano all’insù. Se avessero spin opposto girerebbero all’ingiù. Tanto che qualche anno fa, questa è una cosa importantissima, l’esperimento, qualche anno fa il solenoide di CMS si è guastato, per qualche settimana non c’era campo magnetico e quindi qualche fisico dell’esperimento rivale Atlas ha detto: “Da oggi il logo di CMS è diventato questo qua.” Tornando ai nostri cubetti, ora che abbiamo capito come si fa a misurare l’ombra di una particella, torniamo alle nostre ombre e in particolare vi vorrei far notare una cosa che se io guardo davvero un cubetto classico che gira e voglio capire in che verso sta girando, orario, antiorario, guardando la sua ombra, devo stare attento a guardare l’ombra giusta, perché se io guardassi anziché l’ombra di sotto, l’ombra di fianco, guardando l’ombra di fianco non riesco a capire se la particella sta girando in senso orario o antiorario. Vedete? Queste sono due cubetti che girano in verso opposto, ma guardando l’ombra di fianco non si capisce perché si comporta allo stesso modo. Questa è una cosa che quantisticamente non può succedere. Se io quantisticamente decido di andare a guardare l’ombra di fianco, troverò sempre che l’ombra di fianco gira o in senso antiorario o in senso orario. Questa è una manifestazione dell’indeterminazione di cui parlava prima Maria, nel senso che nel momento in cui io misuro un’ombra la rotazione della particella la vedo sempre e quindi l’altra ombra è completamente indeterminata. Questo vi fa vedere due delle cose di cui ha parlato Maria, in un certo senso in un modo ancora più trasparente, cristallino. La prima è che ogni volta che io faccio la misura trovo un risultato che può essere rotazione oraria o senso antiorario di cui io posso calcolare la probabilità, so calcolare la probabilità, però ogni volta che faccio l’esperimento non so che cosa troverò. Trovo o verso orario o verso antiorario. La seconda cosa che in un certo senso è ancora più strana e sorprendente è che quello che io trovo nella misura dipende da che cosa ho deciso di misurare. Se io ho deciso di misurare l’ombra di sotto, vedo se la particella gira in senso orario o antiorario rispetto a un asse verticale. Se misuro l’ombra di fianco vedo se la particella gira in senso orario o antiorario rispetto a un asse orizzontale. Quindi il risultato della misura è casuale pure con una probabilità ben determinata e dipende da che cosa io decido di misurare. Allora, vi dicevo prima che Einstein trovava inaccettabili molte proprietà della fisica quantistica e ce n’è in particolare una che lo portava a ritenere che la fisica quantistica non potesse essere completa. Einstein nel corso di tutta la sua vita ha avuto un carteggio, uno scambio di lettere con un grande fisico suo amico Max Born. Erano circa coetanei, erano nati a 3 anni di distanza. Max Born è uno dei padri della fisica quantistica, ha avuto nel 1950 il premio Nobel per la fisica per avere scoperto la cosa di cui parlava prima Maria, che la densità di puntini dell’onda che rappresenta la fisica quantistica corrisponde ad avere una maggiore o minore probabilità di trovare la particella in un certo punto. Quindi Einstein e Born si sono scritti centinaia di lettere dal 1916 fino al 1955, l’ultima lettera, e naturalmente si parlavano di tutto quello che succedeva delle due guerre, di politica, di vicende familiari, ma soprattutto in tutti questi anni si parlavano di fisica e in particolare Einstein cercava di convincere Born che la fisica quantistica non poteva essere giusta e Born cercava di convincere Einstein invece che la fisica quantistica era corretta. A un certo punto si vede, se uno prova a leggere queste lettere che si trovano facilmente, potete ordinare il libro su Amazon, il carteggio Einstein-Born, una certa frustrazione perché Einstein cercava di spiegare una cosa a Max Born che non la capiva. Max Born era convinto che Einstein non potesse accettare la natura probabilistica delle leggi quantistiche e Einstein diceva: “Beh, è una cosa che non mi piace, però non necessariamente indica che la teoria quantistica non può essere completa.” L’altra cosa che Born pensava Einstein non accettasse, il fatto che il risultato della misura dipende da che cosa io ho deciso di misurare, ma anche questo a lui diceva: “Ok, non mi piace ma lo potrei accettare, ma c’è una cosa che mostra che la teoria quantistica non può essere giusta” e sorprendentemente Born non riusciva a capire quale fosse questa cosa. Nei meno di 10 minuti che mi restano vorrei cercare di spiegarvela. Naturalmente penserete che sono pazzo furioso perché cerco di spiegare in meno di 10 minuti una cosa che un premio Nobel per la fisica Einstein cercava di spiegare a un altro premio Nobel per la fisica che non la capiva. Naturalmente il punto è, Einstein questa cosa l’ha capita nel 1935, l’ha pubblicata in un lavoro famosissimo scritto assieme a due giovani collaboratori che si chiamavano Boris Podolsky e Nathan Rosen. Infatti a volte viene chiamato esperimento, anche se era un esperimento ideale, EPR Einstein, Podolsky, Rosen. Questa era la cosa che per Einstein era il colpo fatale che dimostrava che la fisica quantistica non potesse essere corretta e che però cercava di spiegare a Born con un argomento molto formale, molto matematico, con la prospettiva dei 90 anni che ci separano dal 1935, queste cose le capiamo meglio, possiamo forse cercare di esprimerle in un modo tale da renderle comprensibili. Allora per cercare di spiegarvelo, devo tornare a una delle immagini, anzi a un’immagine simile alle immagini mostrate da Maria. Questa è l’immagine che corrisponde a un evento di CMS in cui in uno scontro protone-antiprotone si fabbricano una particella e la sua antiparticella, un quark top e un quark antitop. Come spiegava Maria, il quark top è un quark che è quasi 200 volte più pesante di un protone. La sua antiparticella è un oggetto che per certi versi è identico al top, per esempio, ha esattamente la stessa massa e per certi altri versi ha proprietà opposte, per esempio ha carica elettrica opposta. Quando produco così una coppia, un paio di particelle, antiparticelle, queste particelle hanno spin, come tutte le particelle. Una situazione molto comune è che noi le produciamo in uno stato in cui lo spin della particella e dell’antiparticella sono completamente anticorrelati. Questo vuol dire che se una gira in verso orario, l’altra gira in verso antiorario. Naturalmente, cosa succede in ogni evento specifico? Sarà casuale, distribuito con una probabilità. Quindi io potrei trovare che il quark gira in senso orario e l’antiquark gira in senso antiorario oppure che il quark gira in senso antiorario e il quark gira in senso orario. Però quello che trovo sempre nel 100% dei casi è che se uno gira in un verso, l’altro gira nell’altro verso. Se io decido poi di guardare l’ombra laterale e l’ombra laterale, come abbiamo visto prima, produce che io trovo sempre che uno dei due gira in senso orario e l’altro gira in senso antiorario. Anche in questo caso potrei trovare per esempio quark orario, antiquark antiorario oppure il contrario, però anche in questo caso trovo che sono sempre anticorrelati, uno gira in un verso e l’altro nell’altro. Questo è l’entanglement, nel senso che il comportamento del quark e dell’antiquark è intrecciato. Se uno gira in un verso, l’altro gira nell’altro e per giunta se uno gira in un verso rispetto all’asse verticale, l’altro gira in verso opposto rispetto all’asse verticale. Se uno gira in un verso rispetto all’asse orizzontale, l’altro gira in un verso rispetto all’asse orizzontale, non rispetto a un altro asse. Questo porta alla cosa che Einstein ha capito fosse veramente molto molto strana e questo si può capire così. Quindi il quark e l’antiquark sono partiti in direzioni opposte. Questo rivelatore molto grande, sulla scala dei protoni, il rivelatore è un oggetto gigantesco. Un protone è un oggetto il cui raggio è 10^-13 10^-15 m e questi rivelatori li avete visti, sono grandi come un palazzo di 10 piani. Il quark e l’antiquark nel momento in cui io li vado a vedere nel rivelatore sono lontanissimi sulla scala delle particelle elementari. Io osservo che il quark gira in senso orario come qui. Nel momento in cui io lo osservo, io so con certezza che l’antiquark sta girando in senso antiorario, anche se l’antiquark sta lontanissimo da un’altra parte, però nel momento in cui io osservo il quark, l’antiquark deve girare per forza in verso opposto. Se io in uno specifico evento vedo che l’antiquark gira in senso antiorario, allora vuol dire che l’antiquark sta girando nel verso opposto. Allora, uno può dire, ma che c’è di strano? Io so che li ho fabbricati che girano in verso opposto, loro partono in direzioni diverse. Nel momento in cui io vedo che uno sta girando in una direzione, vorrà dire che l’altro sta girando in una direzione opposta. Li ho fabbricati che girano e nel momento in cui osservo stanno girando in direzioni opposte. Però Einstein a questo punto nota la cosa seguente. Se io all’ultimo momento decidessi di vedere se girano non rispetto all’asse verticale, ma rispetto all’asse orizzontale, io a questo punto decido all’ultimo momento di vedere se il quark gira rispetto a un asse orizzontale e trovo che gira in senso orario. In quel momento l’antiquark deve girare per forza in senso antiorario e viceversa, se io trovo che il quark gira in verso antiorario, vuol dire che l’antiquark sta girando nel verso opposto e quindi l’antiparticella che è partita in una direzione opposta che è lontanissima rispetto alle dimensioni dei protoni. Nel momento in cui io faccio la misura del quark, l’antiquark sa che cosa io ho fatto. Non potevano essere stati preparati così nel momento in cui ho fabbricato la coppia, perché sono io che all’ultimo momento decido se voglio misurare lo spin rispetto all’asse verticale o rispetto all’asse orizzontale. Vuol dire che il quark e l’antiquark non possiedono la proprietà di girare finché io non li misuro e quando lo misuro l’antiquark che sta lontanissimo sa istantaneamente che cosa è successo al quark e questo Einstein diceva: “È inaccettabile perché vorrebbe dire o che si viola la teoria della relatività perché si trasmette un’informazione più veloce della luce e questo è impossibile o vuol dire che gli oggetti non hanno una proprietà prima che io li misuri nel punto in cui la misuro che si chiama realismo locale.” Quindi devo rinunciare a un principio che per Einstein è fondamento di ogni teoria fisica, che è un oggetto ha una proprietà prima che io la misuri. Quindi la fisica quantistica non deve essere, non può essere completa. Fare questo tipo di esperimenti è naturalmente molto difficile. Io dovrei sapere che sto davvero facendo la stessa misura simultaneamente. Per giunta, non so, magari ci sono delle altre variabili che non conosco che si stanno in un certo modo trasmettendo. Le due particelle hanno qualcos’altro in comune. Quindi la questione è rimasta aperta per molti anni finché nel 1964 un grande fisico irlandese del CERN, John Bell, si è reso conto che si potevano immaginare delle combinazioni di misure, misurando ripetutamente il verso di rotazione anche attorno ad assi diversi, tale per cui è possibile distinguere sperimentalmente la situazione quantistica in cui un oggetto non ha una proprietà finché non la misuro e l’altro oggetto lo conosce in modo non locale, non puntiforme, dalla situazione classica in cui invece la proprietà deve esistere prima di essere misurata. Questi esperimenti sono stati fatti una ventina di anni dopo da Alain Aspect, un fisico francese, il suo gruppo al Collège de France tra il 1980 e l’82. Sono stati ripetuti in molti anni e hanno scoperto che Einstein aveva torto. La realtà è quantistica e quindi deve essere vero che l’oggetto non ha la proprietà finché la misuro. Negli anni successivi molti fisici hanno iniziato a sfruttare questa proprietà, in particolare Anton Zeilinger che ha condiviso il premio Nobel nel 2022 pochi anni fa con Alain Aspect, ha usato queste proprietà sorprendenti per fare una serie di esperimenti di cui quello forse più spettacolare e famoso si chiama teletrasporto quantistico in cui ha preso due particelle di luce. Come spiegava Maria prima, la luce si può comportare come una particella. Ha messo queste due particelle di luce entangled, una che gira in un verso e l’altra che gira in verso opposto sulla cima di due vulcani delle isole Canarie che distano quasi 150 km e poi ha fatto con sincronizzazione con orologi atomici una serie di misure in cui davvero si è vista questa cosa e si può usare questa cosa per fare il cosiddetto teletrasporto. Vuol dire che io faccio una misura qui c’è un’équipe sperimentale che sta sulla cima del vulcano della Palma e un’altra équipe sperimentale che sta sulla cima del vulcano di Tenerife e che vede delle cose che è come se si fossero trasportate, come se non c’è veramente stato trasporto di informazione, ma se poi uno va a vedere è proprio successo istantaneamente quello che la fisica quantistica prevede. Questo ci mostra che tornando all’immagine mostrata all’inizio della presentazione di Maria, il mondo non è quantistico solo su scala microscopica. Se siamo sufficientemente bravi nello sfruttare le proprietà quantistiche del mondo, ci accorgiamo che ” the world is quantum, all the way down”, il mondo, la realtà è quantistica a tutte le scale, da quella dei vulcani delle Canarie fino alla scala degli atomi e dei loro costituenti. Grazie.

MARCO BERSANELLI

Grazie, grazie a entrambi per questa introduzione molto, devo dire, molto accurata. Non è facile entrare in questi argomenti e farlo con l’attenzione e la sicurezza con cui ce l’avete proposto. Io vorrei fare un paio di domande a entrambi rapidamente. Una è, abbiamo sentito parlare di cose veramente un po’ bizzarre. Potremmo non aver compreso molto o non aver compreso tutto, ma sicuramente abbiamo capito che c’è qualcosa di veramente controintuitivo in come la natura si comporta. Questa stranezza profonda non è una pura astrazione perché, come Stefano anche adesso concludendo diceva, è oggetto di esperimenti, è verificata e dà luogo a tecnologia, permette di essere utilizzata. Sta iniziando in generale la meccanica quantistica da un po’, ma diventerà sempre di più un terreno su cui costruire anche nuove tecnologie. Allora, volevo chiedervi di fare qualche esempio magari di questo e anche domandarvi se per voi questo aspetto dell’applicazione è determinante o meno rispetto allo scopo della ricerca per come voi la state vivendo.

MARIA UBIALI

Grazie Marco, questa è una domanda molto complessa, però sicuramente io partirei da quello che ha detto Stefano alla fine, ovvero che la meccanica quantistica non è una costruzione teorica che si applica solo quando guardiamo alle cose piccolissime, ma “the world is quantum all the way down”, per cui e vediamo non solo in questi esperimenti, ma anche nelle tecnologie di tutti i giorni. Gli smartphone, gli iPad, i computer che abbiamo, sono tutti basati sui semiconduttori e sui transistor, quindi l’idea propria che anche gli stati atomici, quindi dall’idea di fisica quantistica, perché sappiamo che anche gli elettroni quando girano attorno agli atomi non possono avere qualunque energia, possono stare solo su dei livelli di energia ben precisi, ovvero dei livelli quantizzati e solo quando saltano da un livello all’altro possiamo spiegare questi fenomeni, per cui il modello del pianetino che gira attorno alla stella non è adatto perché sappiamo proprio che l’energia degli atomi, l’energia degli elettroni è quantizzata e da qui vengono tutte le tecnologie di cui ci occupiamo, che abbiamo, oppure anche i laser stessi vengono dal fatto che la luce può essere prevista come una serie di particelle che porta un quanto di energia, per cui ci sono delle tecnologie incredibili che determinano la nostra vita quotidiana che sono basate sulla fisica quantistica. Io mi chiedo sempre: quando i padri della meccanica quantistica mai avrebbero immaginato che queste sarebbero state delle innovazioni tecnologiche che avrebbero cambiato la vita di ciascuno di noi? Questo mi fa molto riflettere perché in un certo senso è come se a volte anche gli enti che fondano la nostra ricerca devono giustificare con delle applicazioni tecnologiche immediate il significato della sua ricerca, mentre questa ricerca è stata fatta 100 anni fa, nata da una curiosità pura, dal desiderio che l’uomo ha da quando è nato, di voler conoscere le cose. Questo desiderio che fa l’uomo, uomo, che in un certo senso lo porta anche a fare delle ricerche inutili, se vuoi, quindi non sono delle ricerche partite con un’utilità tecnologica, ma ricerche assolutamente inutili da cui poi invece l’utilità, la tecnologia nasce come una sovrabbondanza rispetto all’indagine umana che c’è dietro a queste cose. Per cui questo mi fa sempre riflettere perché credo che a volte c’è un orizzonte troppo a breve termine, mentre le cose grandi, le cose vere, le cose che ci fanno uomini hanno sempre un orizzonte a lungo termine e non si possono ridurre all’applicazione tecnologica, pur essendo importantissima. Poi io credo e ci ho pensato di più preparando questa presentazione che comunque le scoperte scientifiche non possono essere legate solo all’ambito della scienza perché, come dicevi tu, ci danno una visione anche della realtà diversa. C’è un’implicazione della fisica quantistica che in un certo senso è una cosa che dovrebbe farci pensare a come pensiamo. Anche il fatto che quello che noi misuriamo è uno stato particolare di una realtà che è più sovrabbondante di quella che poi viene misurata è interessante. Ci fa essere come davanti a un mistero grande, farci vedere la realtà con un senso molto più di mistero e anche l’aspetto che l’oggetto e il soggetto sono indispensabili, sono i protagonisti della conoscenza, senza un oggetto e senza un soggetto non avviene la misura che è ciò che fa arrivare la realtà nello stato che io posso misurare. Io non ho capito questi concetti, ma sicuramente io credo che lo stesso riflettere sulla natura di questi concetti ci fa essere molto aperti alla possibilità, molto umili. L’idea dello scienziato, se vuoi, presuntuoso che guarda la realtà sapendo già tutto, misurando tutto, perché ha capito tutto. In realtà la meccanica quantistica e anche tutto quello che noi studiamo a me costantemente insegna una grande umiltà e un gran senso di mistero dentro alle cose che studio tutti i giorni.

STEFANO FORTE

Sì. Io volevo riallacciarmi alle ultime cose che ha detto Maria che rispondono alla seconda parte della tua domanda, se e in che misura siano le applicazioni a giustificare e motivare la ricerca scientifica. A questo proposito volevo citare un libricino scritto da Peter Medawar che è un medico e biologo britannico che ha vinto il premio Nobel nel 1960 per le scoperte di immunologia che rendono possibili i trapianti e che ha scritto negli anni ’80 un libro che io lessi da studente che si chiama “I limiti della scienza”. In cui a un certo punto dice che grazie, si pone questa domanda, è possibile indirizzare la ricerca scientifica sulla base della sua utilità ed è giusto farlo. Lui dice che per esempio intorno all’anno 1900, grazie allo sviluppo dell’anestesia e della disinfezione, la chirurgia aveva raggiunto un livello finale tale per cui un medico britannico molto famoso disse che secondo lui non era possibile fare ulteriori progressi in chirurgia. Però a quel tempo, naturalmente, la chirurgia doveva risolvere il problema che quando il chirurgo operava non sapeva che cosa avrebbe trovato e quindi il vero progetto di ricerca che un chirurgo avrebbe dovuto presentare avrebbe dovuto essere: “Datemi un finanziamento per rendere trasparente la pelle umana”. Lui dice immaginate se uno davvero avesse presentato un progetto di ricerca così che cosa avrebbero detto gli enti finanziatori eppure noi sappiamo che proprio in quegli anni Röntgen studiando le scariche elettriche nel vuoto, ha scoperto i raggi X che hanno permesso di rendere la pelle umana trasparente con le radiografie. Quindi come esempio del fatto che è veramente difficile prevedere le vie della conoscenza umana e per rispondere alla prima parte della tua domanda, ci sono esempi di applicazioni, ricollegandomi a questa linea di argomento e vorrei citare un ricordo personale. Verso la metà degli anni ’90, nel ’96, ’97, ’98, io ero a Barcellona, dove ho iniziato a collaborare con José la Torre che era qui all’incontro di ieri, l’altro ieri. Forse alcuni di voi lo hanno sentito partecipare a un dibattito ieri e l’altro ieri e José attualmente si occupa di tecnologie quantistiche e all’epoca però era principalmente un fisico delle particelle. Collaboravamo e in quegli anni nacque a Barcellona un piccolo gruppo di studio con quattro o cinque ricercatori che iniziarono a studiare i fondamenti del calcolo quantistico e la ragione è che erano usciti degli articoli matematici sul teletrasporto quantistico e su dei metodi matematici che permettono di trovare i fattori primi di un numero, quindi un problema squisitamente di matematica astratta, però usando tecniche che ricordavano un po’ la fisica quantistica e quindi loro decisero di creare un gruppo di studio perché erano molto curiosi. Tra l’altro ieri sera sono andato a cena con José e gli ho chiesto: “Ma perché l’avete fatto?” Lui dice: “Ma perché guarda c’erano tecniche che ci ricordavano tantissimo la fisica quantistica.” Ce ne ha parlato uno e quindi siamo andati a prendere questi articoli di matematica per vedere se riuscivamo a capire la matematica usando metodi quantistici. Queste tecniche sono quelle che sono alla base dei computer quantistici di cui sicuramente avete sentito parlare e José attualmente dirige il centro di Singapore di calcolo quantistico che sta costruendo un computer quantistico. Mi diceva ieri sera che hanno la speranza di riuscire a fabbricarne uno che davvero possa superare i computer classici nell’eseguire calcoli con velocità, risolvere problemi specifici, esponenzialmente più veloce di qualunque computer classico. Eppure quello che li motivava era la curiosità di capire, di capire che vuol dire espandere l’orizzonte di quello che si riesce ad afferrare, dove la motivazione è la conoscenza, è estendere l’orizzonte, avere davanti a sé un orizzonte più ampio. Dall’orizzonte più ampio possono nascere infinite applicazioni che sono completamente imprevedibili. Non è quella la motivazione.

MARCO BERSANELLI

Allora, prima di essere teletrasportato da qualche altra parte, vi faccio un’ultima domanda. Si capisce da come ci parlano di queste cose, la grinta, la passione, l’ammirazione anche, l’umile ammirazione che traspare rispetto all’oggetto del vostro lavoro. Questo credo, l’abbiamo visto anche l’altro giorno in un altro incontro, è veramente un tratto che accomuna chi si occupa di scienza, tendenzialmente chi si occupa di scienza al livello di come ne stavate parlando voi adesso. In più forse nel caso vostro, di fisici teorici quantistici, come ci avete ben introdotto, l’oggetto della vostra ricerca è qualcosa veramente di inafferrabile, di sfuggente. Volevo chiedere se ci potete dire un po’ intanto qual è la motivazione, come vi sentite ingaggiati rispetto a questo oggetto e un po’ Maria soprattutto nella sua risposta di prima ne ha già accennato, che ritorno ne avete voi, da questo continuamente trovarvi davanti a una realtà che non è possibile immaginare completamente.

STEFANO FORTE

Sì. Anche in questo caso vorrei partire da una citazione di un libro che ho di nuovo letto quando ero studente, l’ho ritrovato e c’è la data di quando facevo il primo anno di università che è l’autobiografia di un grande fisico Freeman Dyson, la cui autobiografia in italiano si chiama “Turbare l’universo”, uno dei padri della teoria quantistica dei campi. Il quale in un certo senso risponde a questa domanda, quali erano le sue motivazioni? Io questo lo lessi da studente e per me fu una motivazione molto forte. Lui dice, vi leggo il passo perché non riuscirei a dirlo meglio. Lui dice: “Da una parte c’ero io seduto allo scrittoio per settimane e settimane intento a eseguire i calcoli più raffinati, complessi per capire come si deve comportare un elettrone. Dall’altra parte c’era l’elettrone che sapeva benissimo come comportarsi, senza aspettare di conoscere il risultato dei miei calcoli. Come si poteva seriamente credere che l’elettrone si preoccupasse dei miei calcoli? Vuoi per obbedire loro, vuoi per disobbedire? Eppure gli esperimenti dimostravano che l’elettrone dava loro retta. In un modo o nell’altro tutte le complicate formule matematiche che andavo scrivendo esprimevano leggi che l’elettrone era costretto a rispettare. Sappiamo che le cose stanno così, perché stiano così, perché l’elettrone dia retta alla nostra matematica è un mistero che neppure Einstein è mai riuscito a penetrare”. Questo mistero della comprensibilità matematica della natura, una cosa che è stata forse per la prima volta detta da Galileo che ha detto il mondo è scritto in caratteri matematici, io questo lo trovo assolutamente inafferrabile ed è una cosa assolutamente entusiasmante. L’idea che io posso mettermi con un pezzo di carta, una penna a fare dei calcoli e davvero scoprire la natura delle cose, davvero essere in grado di trovare dei risultati che riflettono la natura della realtà. È misterioso, non posso capire, nessuno ha mai capito perché funzioni, eppure per me è la cosa che dà la più forte motivazione a indagare la natura delle cose.

MARIA UBIALI

Anch’io non so se posso dirla meglio di Stefano o di Dyson, però è proprio una sensazione simile, nel senso che quello che mi ha attratta a studiare fisica è sempre stato questo concetto di bellezza. Diceva, mi ricordo la frase che mi ha fatto decidere di studiare fisica è questa, un fisico è un artista che non sa disegnare in un certo senso, però non la capivo, però ho iniziato fisica per questa intuizione perché poi tutti i fisici che ho conosciuto dicevano che bello, avevano questa bellezza negli occhi in un certo senso come degli innamorati davanti a qualcosa che è sempre insondabile. Per me la bellezza si è rivelata proprio in quello che diceva Stefano, quando scopri delle equazioni semplici, eleganti o dei concetti di simmetria, di ordine, di bellezza che ti fanno scoprire qualcosa che c’è. Perché dovrebbe esserci? Perché dovrebbe esserci qualcosa che uno intuisce con delle categorie che gli sono state regalate alla nascita. Questo secondo me è molto emozionante, infatti ricordo benissimo il bosone di Higgs che è stato ipotizzato, l’esistenza del bosone è stata ipotizzata più di 50 anni prima della sua scoperta e ricordo il professor Higgs a Edimburgo che parlava “My Life as Boson”, perché non sapeva se questo Bosone sarebbe esistito. Quando abbiamo scoperto, non io però tutta la comunità scientifica, il bosone di Higgs, è stato un momento di emozione incredibile perché un’idea basata sulla simmetria, sulla rottura di simmetria ha predetto una particella che tenacemente è stata cercata per più di 50 anni e poi eventualmente scoperta. Non era come dire “Ah, certo, è qui”, ma tutti eravamo pieni di emozione perché una cosa ipotizzata su delle teorie matematiche esisteva. Chi lo dice che deve esistere? Questo secondo me è bellissimo e poi voglio concludere con questa frase che dico sempre quando vado a parlare agli studenti nelle scuole che è la frase di Richard Feynman che descrive proprio la mia vita perché è come se quanto più studio queste cose quanto più questo sentimento di stupore invece che essere esaurito, diventa sempre più profondo. Quanto più uno studia, quanto più lo stupore diventa grande. Infatti lui dice: “La stessa emozione, la stessa meraviglia e lo stesso mistero nascono continuamente ogni volta che guardiamo a un problema in modo sufficientemente profondo. A una maggiore conoscenza ci accompagna un più insondabile e meraviglioso mistero che spinge a penetrare ancor più in profondità. Mai preoccupati che la risposta ci possa deludere, con piacere e fiducia solleviamo ogni nuova pietra per trovare stranezze inimmaginabili che ci conducono verso domande e misteri ancora più meravigliosi.” Certamente una grande avventura. Grazie.

MARCO BERSANELLI

Bene, allora, intanto vorrei dire che domani alle 12:15 nell’arena scientifica ci sarà la possibilità di interloquire, di discutere, di fare domande, proporre nuove teorie eventualmente se non siete d’accordo con quello che avete sentito. Queste stranezze, queste nuove stranezze di cui parlava Feynman, ne abbiamo sentito veramente un eco e siamo veramente grati a Stefano e Maria per averci introdotto così bene in questo mondo ed è chiaro che da quello che ci hanno detto che queste stranezze, questa sorprendente natura del mondo del microcosmo non è qualcosa che i fisici si sono inventati perché erano stufi di vedere il determinismo che dava sempre gli stessi risultati. È proprio la realtà che si è imposta. Questo è importante perché a volte, torno al tema quantistico, c’è un po’ di confusione su questo. C’è una natura probabilistica inafferrabilmente, irriducibilmente probabilistica, ma che è dentro un ordine che si impone, si impone e si riesce poi, grazie a tutta la teoria meravigliosa che è stata sviluppata, ad avere delle predizioni che sono tra le più accurate in tutta la fisica. Quindi c’è questo gioco, si potrebbe dire tra legge, ordine e imprevedibilità, che è una tensione molto umana se ci pensiamo, anche se stiamo parlando del microcosmo, tra ordine e creatività, imprevedibilità. Questo è un elemento che è dato dalla natura e quindi direi che una lezione che portiamo a casa, io credo e anche per me, ascoltando loro oggi più di prima, è proprio questo richiamo che la natura ci dà a essere aperti a come la realtà si presenta, una realtà che chiede di essere accolta anche quando il suo volto non è circoscrivibile dentro uno schema che noi abbiamo e siamo sicuri che non lo potremo mai circoscrivere. Anche questa è una grossa lezione che viene dalla fisica, ma arriva secondo me alla nostra intelligenza in quanto tale, alla nostra capacità di rapporto di osservare la realtà. Quindi essere aperti al dato della realtà, osservare prima di giudicare, osservare attentamente prima di chiudere su un pensiero che magari è un preconcetto e come diceva Jean Guitton, sottomettere la ragione all’esperienza. Questa credo che sia una lezione per cui oggi siamo particolarmente grati a Stefano e Maria che ce ne hanno mostrato l’esemplificazione in questo mondo straordinario che è quello della meccanica quantistica. Grazie. Scusate una cosa importante. So che magari tanti di voi hanno partecipato a tanti incontri, hanno sentito questo avviso altre volte. È importante ricordarcelo che è possibile sostenere il Meeting attraverso una donazione e come già noto a tutti, ogni dono è un mattone nuovo per continuare a costruire luoghi di incontro, luoghi di conoscenza, di apertura mentale come è stato quello di oggi. Magari uno non si aspettava questo, ma c’è anche questo al Meeting e nella fiera si trovano le post “dona ora” con il cuore rosso che permette poi di fare queste donazioni, per cui c’è la possibilità di avere benefici fiscali per la dichiarazione dei redditi. Grazie e arrivederci. Grazie.