Descrizione coerente delle transizioni quantistiche e classiche
La fisica classica descrive i movimenti di particelle e corpi secondo leggi completamente deterministiche. Dati i dettagli delle posizioni e delle velocità di un sistema, gli scienziati possono calcolare la traiettoria di tutte le sue particelle, incluse tutte le posizioni e velocità passate e future. La fisica quantistica, che ha a che fare con entità quantistiche, descrive il movimento in termini di teorie di particelle e onde aumentando le probabilità anziché le certezze dello stato di un sistema di particelle. La transizione dal comportamento quantistico a quello classico è intrinsecamente correlato all'interazione del sistema quantistico con l'ambiente come avviene, ad esempio, nel caso di una misurazione. È impossibile distinguere un oggetto osservato dallo strumento con cui lo si sta osservando: la proprietà di essere misurato dipende dalla misurazione stessa. Tale interazione può portare alla dissipazione di energia e decoerenza (interazioni spontanee tra il sistema e l'ambiente che causano soppressione di interferenza) tramite uno scambio di energia o particelle. Tuttavia, la comprensione completa del processo di transizione è ancora oggi una delle domande della fisica moderna più importanti cui si deve dare risposta. Gli scienziati cercano di studiare questo fenomeno in un modo controllato sfruttando un condensato Bose-Einstein (BEC) tramite il finanziamento UE del progetto DIBEC ("Dissipation in quantum gases"). Un condensato BEC è un eccezionale stato della materia in cui atomi separati o particelle subatomiche raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto si fondono in una singola entità meccanica quantistica in cui gli effetti quantistici possono essere osservati su scala macroscopica, ovvero, è un oggetto quantistico macroscopico. Indirizzando un fascio elettronico su un BEC intrappolato, gli atomi vengono eccitati causando decoerenza e fuoriuscita di ioni dovuta alla ionizzazione per impatto elettronico. La misurazione del numero di elettroni inviati al BEC per unità di tempo (corrente) fornisce un indicatore del potenziale dissipativo. Di conseguenza, il sistema ha consentito ai ricercatori di studiare le variazioni a livello di proprietà quantistiche del BEC con forza di dissipazione variabile. Numerosi esperimenti avanzati e innovativi hanno dimostrato la capacità del sistema ingegnerizzato di affrontare problemi fondamentali di meccanica quantistica.
