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Meccanica quantistica : Il paradosso del gatto di Schrodinger

Erwin Schrödinger nato a Vienna il 12 Agosto 1887, figlio unico di genitori benestanti, fu un grande matematico e fisico, famoso per il suo contributo alla meccanica quantistica.Il gatto di Schroedinger fu l’esperimento per evidenziare le difficoltà teoriche del processo di misurazione in meccanica quantistica. Il gatto di Schroedinger è un “esperimento mentale” che evidenzia quanto i postulati della meccanica quantistica vadano contro l’intuizione comune.

Avete davanti a voi una scatola perfettamente isolata dall’esterno:

  • prendete un gatto,
  • un atomo radioattivo,
  • una lattina di materiale radioattivo.

chiudete la scatola e la mettete da parte.

Vi hanno assicurato che l’atomo decadrà entro un giorno, in quel momento verrà attivato un dispositivo che farà aprire la lattina, e di conseguenza morire il gatto a causa dei gas tossici emessi. Un attimo prima dell’apertura, lo stato che descrive il sistema totale della scatola (atomo più lattina più gatto) sarà con probabilità del cinquanta per cento nella configurazione:

  • Gatto vivo- atomo integro
  • Gatto morto- atomo disintegrato

La meccanica quantistica, dice che il gatto si troverà in una condizione stranissima: nè vivo, nè morto.

Per capirci, è come se la natura avesse preso le vostre due combinazioni e proprio nell’istante in cui voi aprirete la scatola ne estrarrà una: sarà questa quella che voi vedrete.  Siete voi in un certo senso a decidere riguardo alle sorti del gatto, che restano in bilico per tutto il tempo precedente all’apertura.

Il decadimento di una sostanza radioattiva (l’emissione di una particella da parte di un nucleo atomico che si trasforma in un altro elemento) è un fenomeno regolato dai principi della meccanica quantistica. Fino a che non effettuiamo una misura, non possiamo sapere se il decadimento ha avuto luogo. Il nucleo della sostanza radioattiva si trova in una mescolanza di stati, nucleo decaduto e nucleo non-decaduto, e soltanto una misura può fare in modo che assuma uno di questi due stati. Il meccanismo ideato da Schroedinger estende questa ambiguità al mondo macroscopico. Legando la sorte dell’atomo radioattivo a quella del gatto, si è costretti ad utilizzare il modello quantistico anche per quest’ultimo: fino a che non si effettua la misura (aprendo la scatola), il gatto non è nè vivo nè morto: si trova in una mescolanza di stati. Il gatto va descritto da una funzione d’onda, che sarà una mescolanza dei due stati gatto-vivo e gatto-morto.

Bibliografia

http://www.riflessioni.it/scienze/gatto-quantistico.htm

http://biografieonline.it/biografia.htm?BioID=243&biografia=Erwin+Schr%F6dinger

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