Cos’è l’effetto tunnel? Scopriamo come i supereroi sfruttano la fisica quantistica

Quando le probabilità sono a tuo favore, l’unico limite è la fantasia. La fisica quantistica scopre uno strano effetto chiamato Effetto Tunnel.

La fisica quantistica trova massima espressione matematica con l’equazione d’onda di Schrödinger, in cui il dualismo particella-onda viene descritto sia nello spazio sia nel tempo. Una nuova fisica è nata e con essa un supereroe in grado di sfruttarla.

Another Particle Through The Wall

La fisica quantistica, mostro sacro del XX secolo, è senza dubbio bizzarra. La nascita di tale teoria ha distrutto le fondamenta della fisica classica e deterministica, al punto che Einstein disse “Dio non gioca a dadi col mondo”. E la teoria dice proprio questo, che a livello subatomico l’unica certezza sono le probabilità.

Una fisica basata sul caso però non ha molto senso, così una moltitudine di fisici si sono messi a sbrogliare la matassa per trovare una equazione matematica che descrivesse questo piccolo universo governato dalla statistica. Ci sono riusciti, deducendo e verificando un’equazione che descrive le particelle come onde, in la funzione stessa è priva di significato ma il suo valore numerico elevato al quadrato indica la probabilità di trovare la particella in quel punto.

A livello subatomico le particelle sono ‘pacchetti di onde’ che si amplificano in una determinata regione dello spazio, e altrove si annullano a vicenda. Quindi ogni particella, dotata di momento lineare, avrà associata una lunghezza d’onda, che cresce al diminuire di tale momento.

Questa nuova e profonda consapevolezza inspirò Schrödinger, che decise di scrivere un’equazione d’onda per le particelle di materia. Dopo aver ristretto il campo di applicabilità, lo scienziato austriaco riuscì nel suo intento, facendo luce in quello che fino ad allora era un angolo oscuro della conoscenza scientifica.

Tale equazione è molto complessa ma basti sapere che descrivere esattamente il comportamento di un elettrone dentro un pozzo a potenziale infinto, che userò come esempio.

Immaginiamo di essere dentro un pozzo, con le pareti altissime e invalicabili. Questo è analogo agli elettroni confinati in uno spazio dentro a potenziali infiniti.  Ad energia base, l’equazione d’onda ha valore massimo al centro del pozzo, e con un andamento a campana, decresce fino a 0 in prossimità delle pareti, a sinistra nella figura sottostante.

La teoria quantistica, ci dice che le particelle non possono avere energie arbitrarie ma solo multipli di una costante. Aumentando l’energia ad un valore maggiore, anche l’onda si modificherà assumendo una forma con due picchi, uno positivo e uno negativo, al centro nella figura. Si nota subito che aumentando l’energia consegue un aumento dell’area di colore giallo, che rappresenta la probabilità della particella di trovarsi al di fuori ‘del pozzo’.

Queste nuove probabilità ci dicono che, data una particella abbastanza energetica, essa può spontaneamente attraversare il potenziale e trovarsi dall’altra parte. È come se una persona corresse contro un muro e invece di schiantarsi rovinosamente su di esso, lo attraversasse per poi trovarsi in un’altra stanza.

Metallo o non metallo

Visione è un essere sintetico nato da un progetto di Ultron, macchina senziente antagonista degli Avengers. Nato come vassallo di Ultron, decide di ribellarsi per diventare un Vendicatore e combattere contro il suo creatore. Dopo svariate avventure al fianco degli Avengers come ‘apprendista’ ne diventa membro effettivo e prende parte alle maggiori saghe che li coinvolgono, ad esempio la saga di Thanos.

La sua mente è umana, una IA dotata di capacità sorprendenti ma il suo corpo e totalmente sintetico, creato il laboratorio. Dotato di una delle Gemme Dell’Infinito, che gli da sia sostentamento energetico sia una mole di poteri.

Dotato di poteri che spaziano dal completo controllo sulla propria densità ad una mente e forza sovrumana, in grado di analizzare come un computer la realtà e pianificare strategie in un batter d’occhio. È in grado di evolversi, acquisendo un corpo fatto di miliardi nano-bot ognuno dotato di una mente pensante indipendente.

Il controllo sulla sua densità gli permette di volare, alleggerendosi, e un incredibile aumento della forza, nel caso in cui decida di aumentarla. Sicuramente l’aspetto più singolare dei poteri di Visione è la capacità di attraversare oggetti, che siano muri o persone. Tale capacità, nei fumetti, viene attribuita alla variazione di densità ma in realtà così non è.

Gioco d’azzardo

Possiamo or analizzare la capacità ectoplasmatica di passare attraverso i muri, e come questa sia, seppur statisticamente quasi impossibile, del tutto veritiera.

Le funzioni d’onda permeano la materia, la fisica atomica si bassa su come interagiscono gruppi più o meno numerosi di tali onde, sovrapponendosi e cancellandosi. Il più semplice atomo, l’idrogeno, formato da un protone e un elettrone, è già molto complesso da analizzare tramite le equazioni d’onda delle particelle che lo compongono. Un corpo di una persona ci sono in media 7*10^27, ovvero 7 seguito da 27 zeri, atomi. Un numero che neanche i super-computer futuri saranno in grado di gestire.

La soluzione? Si può dimostrare che se ogni onda descrive un atomo allora esisterà anche una singola funzione d’onda per il corpo, e una per ogni parte presa in considerazione, Visione sfrutta questa caratteristica. Solo visione con la sa mente di computer potrebbe sperare di elaborare tutto questo.

Passare attraverso i muri? Niente di più facile, basta cambiare le probabilità che tale evento si verifichi. Modificare la natura stessa dell’equazione d’onda che descrive il corpo e aumentare fino a rende certo l’attraversamento. Si consideri che normalmente è pressoché impossibile. Sbattendo la mano un milione di volte al secondo su un tavolo, ci vorrebbe più dell’età dell’Universo prima che si verifichi spontaneamente. In confronto fare un 6 al Superenalotto è un evento certo, ne accadrebbero miliardi prima di sperimentare l’Effetto Tunnel.

Possiamo tutti testare questa probabilità, correte contro un muro, se lo attraversaste sareste le persone più fortunate della storia dell’Universo, un evento degno del Motore a Probabilità infinita (Guida Galattica per Autostoppisti, Ndr).

E tu che ne pensi? Faccelo sapere!

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