Un granello di metallo da 10 mila atomi è stato tenuto in due posti contemporaneamente

Un gruppo di fisici ha portato una particella di metallo composta da fino a 10 mila atomi in uno stato in cui occupava simultaneamente due posizioni leggermente separate. L’aggregato è a malapena visibile — circa otto nanometri di diametro — ma è di gran lunga più grande e più pesante di qualunque oggetto mai posto in una sovrapposizione quantistica verificata. Per la prima volta, la stranezza da manuale di solito riservata a singoli atomi e piccole molecole è dimostrata su un pezzo reale di metallo solido.

Una sovrapposizione quantistica è la situazione in cui una particella si comporta, finché resta isolata dall’ambiente, come se si trovasse in più di un posto contemporaneamente. L’immagine popolare è il gatto di Schrödinger, ma la versione di laboratorio è più sobria e più eloquente: si fa passare la particella attraverso un dispositivo preciso di ostacoli e si guarda la figura in cui si deposita. Se interferisce con sé stessa, lungo il tragitto era in due posti. In caso contrario si è comportata come un oggetto classico.

Gli aggregati di sodio usati pesano oltre 170 mila unità di massa atomica, il che colloca la particella a circa un ordine di grandezza oltre l’oggetto più pesante mai portato in tale stato. L’estensione della sovrapposizione era decine di volte più larga delle particelle stesse, un regime che i fisici descrivono con una grandezza chiamata macroscopicità, dove il nuovo risultato raggiunge μ = 15,5.

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L’esperimento è stato condotto da gruppi dell’Università di Vienna e dell’Università di Duisburg-Essen, con il dottorando Sebastian Pedalino come primo autore e Markus Arndt, Stefan Gerlich e Klaus Hornberger come responsabili. La tecnica si chiama interferometria di onde di materia in campo vicino. Tre reticoli di diffrazione formati da fasci laser ultravioletti fungono da ostacoli. Gli aggregati li attraversano uno dopo l’altro e il modo in cui si accumulano sul rivelatore dice al gruppo se ciascuno ha viaggiato come onda — in due posti contemporaneamente — o come particella ordinaria.

Lo scopo dell’esperimento non è abilitare una nuova tecnologia. Lo scopo è continuare a spingere la frontiera dove la meccanica quantistica è stata verificata e dove potrebbe cedere. Tutte le previsioni della teoria hanno retto finora, ma la teoria non dice nulla sul perché gli oggetti classici della vita quotidiana non sembrino mai trovarsi in due posti contemporaneamente. Allungare il regime verso oggetti più pesanti e complessi acuisce quella domanda, e un eventuale fallimento dell’interferenza a una determinata scala di massa sarebbe evidenza diretta di nuova fisica.

Il risultato ha dei limiti. Il segnale di interferenza compare solo a temperature ultrafredde e soltanto per circa un centesimo di secondo di volo libero attraverso l’apparato, prima che gas residuo, radiazione e moto termico distruggano la coerenza. Le dimensioni dei cluster restano microscopiche per i parametri ordinari. E l’esperimento poggia su ipotesi sui reticoli ottici e sulla sorgente dei cluster che il gruppo ha dovuto difendere da spiegazioni alternative, parte di quanto la revisione tra pari ha controllato.

Rispetto a dove era il campo un paio di decenni fa, quando l’interferenza fu mostrata per la prima volta sulla molecola di carbonio da 60 atomi nota come buckyball, il risultato attuale è netto. Il salto di massa è di circa due ordini di grandezza sopra quelle prime dimostrazioni e la macroscopicità è di un margine comparabile più alta. Ogni passo verso oggetti delle dimensioni e della complessità di un virus o di una cellula viva è anche un passo verso il punto in cui l’intuizione smette di essere una guida utile.

Il lavoro è uscito a maggio 2026 su Nature. I gruppi di Vienna e Duisburg-Essen hanno detto che la prossima fase punterà a particelle ancora più grandi e a composizioni di materiale diverse — il gradino naturale in questa linea di esperimenti — e valuteranno se la tecnica delle onde di materia possa funzionare come sensore di precisione per forze e proprietà alla scala dei nanometri.

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