Un altro articolo interessante uscito recentemente su Physics Education è sicuramente Key topics, motivations, and approaches for quantum physics instruction in Italian secondary schools: a teachers' perspective, in cui un gruppo di ricercatori ha cercato di capire come gli insegnanti italiani delle scuole superiori portano la meccanica quantistica in classe.
Devo dire che, fino a che insegnavo io, non era proprio un modo molto aggiornato. Una volta, infatti, un mio studente mi disse che l'insegnante di chimica gli aveva detto qualcosa del tipo che non è possibile vedere un atomo. Era giusto qualche anno dopo la prima "foto" al microscopio elettronico di un atomo di idrogeno, e ovviamente corressi la cosa, cercando di spiegare la faccenda. A quanto pare le cose sono leggermente migliorate. Andiamo, però, con ordine.

La sera dell'8 gennaio sono andato al planetario Hoepli, insieme con l'amico Giovanni Guido, ad assistere a un'interessante conferenza sulla meccanica quantistica del buon Marco Giammarchi, che non vedevamo da diverso tempo (a tal proposito vi ricordo del post che ho dedicato a una vecchia "chiacchierata" che i due hanno fatto, sempre sulla meccanica quantistica, da qualche parte nei dintorni di Parabiago). A un certo punto Giammarchi ha citato quello che è considerato come l'esperimento più bello della fisica, ovvero l'esperimento della doppia fenditura condotto con gli elettroni singoli. E' citato di passaggio anche nell'ultima uscita della rubrica di Stefano Sandrelli, Oltre l'orizzonte (che in questo caso riprende il suo articolo uscito su Sapere a dicembre 2025) e si riferisce a uno specifico esperimento di meccanica quantistica condotto nel 1974 da Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli, e Giulio Pozzi.

Nel 1929 uno dei più grandi fisici teorici non solo dell'epoca, Lev Davidovich Landau, iniziò un giro per l'Europa per incontrare vari altri colleghi. Fino a che non approdò a Copenhagen, all'epoca il posto migliore dove fare fisica teorica: alla corte di Niels Bohr. Lì Bohr e Landau diedero vita a una lunga serie di infervorate discussione, come ben raccontato da Paul Ehrenfest:

Una discussione tra Bohr e Landau è sempre uno spettacolo, indipendentemente dall'argomento.

Il rapporto tra i due era molto stretto e improntato su un profondo rispetto, nonostante il carattere esuberante di Landau, come ricorda Margrethe Nørlund, moglie di Bohr:

Niels lo ammirava e gli si affezionò sin dal primo giorno; comprendeva la sua natura. Era (...) insopportabile; era solito interrompere Niels continuamente, ridere in faccia ai suoi colleghi più anziani, si comportava come un mascalzone, un monello, un enfant terrible. Ma quanto era talentuoso, e quanto onesto!

Landau, però, pensava di essere nato troppo tardi. I problemi più interessanti della meccanica quantistica, secondo lui, era stati tutti affrontati e (in qualche modo) risolti. Riassumeva la cosa in questo modo:

Tutte le ragazze carine ora sono sposate e tutti i problemi interessanti sono stati risolti. Non sono sicuro che mi piacciano quelli rimasti.

Nonostante questo "buttarsi giù" Landau affrontò con successo una lunga serie di problemi di un certo peso. Quando compì 50 anni, nel 1958, i suoi amici gli regalarono una lastra di marmo su cui fecero scolpire dieci dei suoi risultati più importanti: i famosi dieci comandamenti di Landau.

Per poco non mi dimenticavo di inviare i miei contributi al Carnevale della Matematica, questo mese ospitato da Paolo Alessandrini sul suo blog Mr. Palomar, ma alla fine l'evento è stato scongiurato, così questa nuova edizione di Scienza take away non deve anche colmare la lacuna della mia dimenticanza!
Devo dire che non ho pubblicato poi molto questo mese, anche perché parte degli articoli che ho dedicato alla meccanica quantistica sono presenti tra i miei contributi al Carnevale, mentre altri sono presenti all'interno delle recensioni di Topolino uscite in queste settimane.

Come abbiamo visto nella timeline della meccanica quantistica, il 2025 è stato scelto come anno per celebrare la meccanica quantistica in virtù della formulazione da parte di Werner Heisenberg della cosiddetta meccanica delle matrici. Questa, a fianco della formulazione ondulatoria di Erwin Schrodinger, cui è equivalente, costituisce la base formale della meccanica quantistica. Venne pubblicata in un gruppo di tre articoli, usciti proprio nel 1925 sulle pagine di Zeitschrift für Physik, ma la sua storia iniziò quello stesso anno lontano dalle semplici carte e ci porta verso l'isola di Helgoland.
Questi è un'isola tedensca di qualcosa come poco più di 4 km² dove Heisenberg si ritirò in meditazione per riflettere su una serie di problemi all'interno della meccanica quantistica. Questi aveva collaborato per un po' con Hendrik Kramers sul modello di Bohr-Sommerfeld, giungendo alla conclusione che era necessario abbandonare la meccanica classica per interpretare le transizioni quantistiche. Per questo scopo Heisenberg partì da una proposta di Albert Einstein.

Questo 2025 ormai agli sgoccioli è stato dedicato alla meccanica quantistica per ricordare i 100 anni dalla formulazione matriciale di Werner Heisenberg e di quella ondulatoria di Erwin Schrodinger. Come ho scritto in varie occasioni, non ultima la recensione di Tutti i colori del corpo nero di Paolo de Bernardis, la storia della meccanica quantistica inizia tra 1899 e 1900 con l'introduzione della costante di Planck e del concetto di quanto da parte, appunto, di Max Planck. Concetto che venne successivamente utilizzato da Albert Einstein per trovare una spiegazione dell'effetto fotoelettrico.
Dopo questi primi successi Niels Bohr fornì alcuni contributi essenziali, per quanto poi rivelatisi non corretti, avendo però avuto soprattutto il merito di aver creato una vera e propria scuola, la scuola di Copenaghen, da cui appunto emersero i contributi di Heisenberg e Schrodinger e soprattutto l'interpretazione probabilistica della meccanica quantistica.

Post aggiornato dopo la prima pubblicazione con la sistemazione dell'immagine e della formattazione e l'aggiunta dei link.

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Con una grandissima capacità di sintesi Andrea Freccero è riuscito a mettere in copertina i protagonisti delle due storie d'apertura: zio Paperone e i Bassotti.
Il primo è protagonista di un'avventura piuttosto particolare, Alla ricerca del basettiere perduto. Paperone, infatti, si mette in cerca, a bordo del più classico dei marchingegni di ispirazione ciminiana, di Bonifacio, esperto e fidato basettiere, scomparso apparentemente per andare a cercare la Sberluccicas Barbina dai cui semi è possibile ricavare un portentoso unguento per barbe, capelli e basette.
Vito Stabile infarcisce la storia di citazioni a classici paperoniani, come per esempio la ricerca della corona di Gengis Khan, che condivide anche solo in spirito l'ambientazione con la storia di Stabile.
Gli elementi che, però, interessano allo sceneggiatore sono sostanzialmente sempre quelli: raccontare la parte più umana di Paperone, ma soprattutto raccontare l'importanza dei legami familiari e d'amicizia.
Vito è, in questa occasione, affiancato da un sempre ottimo Emmanuele Baccinelli, che tra l'altro, cosa piuttoso rara anche per disegnatori con più esperienza alle spalle, realizza una palandrana invernale per Paperone, decisamente più sensata di quella usuale. Tra l'altro anchebla Sberluccicas potrebbe essere una citazione, ma a un videogioco piuttosto famoso, Plants vs. Zombies.
In ogni caso un'altra bella storia uscita fuori dal cassetto del buon Vito Stabile!

Un buco nero è un ogggetto singolare, almeno per come viene raccontato generalmente. Al suo interno, infatti, si troverebbe una singolarità spaziotemporale, ovvero, come le singolarità in matematica, un punto di divergenza. Questo fatto, a dispetto di quel che si potrebbe credere, da molto fastidio a noi teorici e ci sono stati diversi tentativi per risolvere la questione. Uno dei più interessanti è sicuramente la cosiddetta stella di Planck, un oggetto cosmico (o forse sarebbe più corretto dire cosmologico) proposto nel 2014 da Carlo Rovelli e Francesca Vidotto.

E come ogni metà mese, anche questa volta arriva il Carnevale della Matematica, giunto alla sua 190.ma edizione ospitata da Maurizio Codogno sulle sue notiziole. E come ogni mese arriva anche Scienza take away con la quale faccio un ricapitolo dei post scientifici e (possibilmente) non matematici usciti nello stesso periodo cui si riferisce l'edizione del Carnevale.
come avrete notato ho leggermente rallentato il ritmo di pubblicazione dei post in quest'ultimo periodo: un po' di stanchezza, certo, ma anche un po' di cose su cui ragionare (e anche da fare!). Ci saranno alcune novità da annunciare entro la fine dell'anno e una piccola novità in uscita già questo mese su EduINAF, ma andiamo con calma e concentriamoci piuttosto su ciò che è uscito.

Era abbastanza scontato immaginare che il Premio Nobel per la fisica 2025 sarebbe stato assegnato a una qualche applicazione sperimentale della meccanica quantistica: in fondo questo 2025 è stato dichiarato l'anno internazionale della scienza e della tecnologia quantistica. E infatti il premio di quest'anno è stato assegnato a tre fisici, John Clarke, John Martinis e Michel Devoret, che hanno lavorato a una particolare versione macroscopica di un altrettanto particolare effetto quantistico: l'effetto tunnell.

Facciamo un'altra capatina tra gli abstract di articoli e preprint recenti. Mi sono concentrato esclusivamente su arXiv cercando tra gli ultimi articoli di alcune categorie specifiche. Iniziamo con un articolo di genere astrofisico in cui gli autori, considerando un po' tutte le novità che ci sono state negli ultimi periodi, si chiedono se i quasar sono ancora delle buone candele standard per la rilevazione delle distanze nell'universo. Trovo, in questo senso, significativo questo passo dell'abstract (il grassetto è mio):

(...) tutte le inconsistenze annunciate sorgerebbero naturalmente da una qualche limitazione del modello cosmologico adottato per l'analisi dei dati, ovvero dalla nostra ignoranza sul vero modello cosmologico.

Sebbene le questioni sull'interpretazione della meccanica quantistica vengano comunque citate, Teoria quantistica: basi matematice e concettuali di Marco Erba e Claudio Sutrini ci si sofferma il giusto tempo per introdurre il contesto, per poi approfondire gli aspetti più matematici della questione.
In particolare i due autori sviluppano un punto di vista particolare, quello dell'informatica quantistica, che occupa i due terzi del loro testo. In questo senso, sebbene si possa comunque considerare legittima la scelta, un po' come nel caso del volume dedicato a matematica e filosofia, si potrebbe obiettare che un titolo più centrato sulla teoria dell'informazione quantistica sarebbe stato più idoneo. Rispetto a quel volume, però, ci sono anche delle decise differenze, visto che al tempo stesso l'argomento viene ampiamente centrato e sviluppato in maniera oserei dire soddisfacente.
Tra l'altro viene anche citata la teoria delle categorie quantistica, con la sua nuova visione che potrebbe superare qualunque questione legata all'interpretazione della meccanica quantistica e che aveva già fatto capolino sul 48.mo volumetto della serie.
I due autori, poi, nella sezione dei giochi matematici propongono alcuni rompicapo di tipo statistico, a parte i primi due, abbastanza classici (uno, se non erro, anche riproposto da Maurizio Codogno in uno dei volumi precedenti). Infine Sara Zucchini ci racconta la vita di Stanislaw Ulam, matematico e fisico teorico che, tra le altre cose, lavorò anche al famigerato Progetto Manhattan.

Il Premio Abel 2025 è stato assegnato al matematico giapponese Masaki Kashiwara

per i suoi fondamentali contributi all'analisi algebrica e alla teoria delle rappresentazioni, in particolare per lo sviluppo della teoria dei D-moduli e la scoperta delle basi cristalline.

In particolare, queste basi cristalline (crystal bases in inglese: non ho trovato un modo migliore per tradurle) sono particolari strumenti utilizzati nella teoria delle rappresentazioni (non sfuggirà la coincidenza con i miei interessi di dottorato!) dei gruppi quantistici (e per estensione, anche per i gruppi di Lie). Per capire cos'è un gruppo quantistico, basta pensare alle simmetrie di un quadrato. Possiamo ruotarlo di 90 gradi, rifletterlo, e via discorrendo. Queste operazioni formano un gruppo in cui l'ordine in cui le operazioni vengono eseguite è importante (una rotazione poi una riflessione fornisce un risultato diverso da una riflessione seguita da una rotazione).

Il 2025 è l'Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica, per cui può essere interessante tornare sull'annosa questione dell'interpretazione di Copenaghen della meccanica quantisica. Partirei, prima di tutto dalla questione se effettivamente tale interpretazione ha un ampio consenso tra i fisici.
Ed effettivamente sia nel 1997, sia nel 2011 sono stati realizzati dei sondaggi tra i fisici teorici su quale fosse la loro interpretazione quantistica preferita. E la maggior parte dei fisici teorici hanno votato per l'interpretazione di Copenaghen.
I risultati ottenuti in due anni distinti e in due conferenze distinte in cui comunque, in totale, saranno stati presenti un'ottantina di fisici teorici, non possiamo comunque considerarli come indicativi di tutta la cateogria, ma possono fornire alcuni spunti interessanti. Se, infatti, sono sostanzialmente inutili quelli del workshop informale sulla meccanica quantisica UMBC dell'agosto 1997 (i cui risultati hanno permesso a Max Tegmark di "parlare" dell'interpretazione dei molti mondi in quello stesso articolo in cui discusse il suicidio quantistico), più interessanti sono i risultati ottenuti presso il workshop Quantum Physics and the Nature of Reality tenutosi nel 2011 presso la International Academy Traunkirchen in Austria e condotto da Maximilian Schlosshauer, Johannes Kofler e Anton Zeilinger (ricordo che quest'ultimo ha ottenuto il premio Nobel per la fisica nel 2022).

Per questo nuovo link post, la selezione era pronta, quindi ero ormai prossimo a pubblicare, quand'ecco che Antonino La Barbera ci ha proposta una vignetta sugli anelli di Einstein, e così ho deciso di aggiungere la ricerca che ha ispirato quella vignetta in questo link post, dedicandogli addirittura l'apertura!
L'articolo cui mi riferisco, Euclid: A complete Einstein ring in NGC 6505 (potete leggere il comunicato stampa su MediaINAF), presenta le fantastiche foto che vi metto qui sotto.
La prima è relativa a NGC 6505, una galassia ellittica: La seconda, invece, è l'anello di Einstein che è stato osservato da Euclid Nonostante lo zoom, l'anello di luce, che in effetti è luce proveniente da un oggetto posto dietro al centro di NGC 6505, si vede molto bene, il che dovrebbe farci capire quanto sono buoni gli strumenti di raccolta delle immagini del satellite.

Nuovo appuntamento con i link post degli articoli usciti di recente. Iniziamo con Diffusion of heavy quarks in the early stage of high-energy nuclear collisions, che in un certo senso mi ricorda il mio lavoro per la tesi di laurea (che però non portò a nulla di serio):

We study the diffusion of heavy quarks in the early stage of highenergy nuclear collisions. The pre-equilibrium stage of relativistic heavy-ion collisions, commonly known as Glasma, evolves according to the classical Yang-Mills equations. Heavy quarks are coupled to the evolving Glasma fields via relativistic kinetic theory. We compute the momentum broadening, σ_p as well as the angular momentum fluctuations of heavy quarks in the early stage, which turn out to be anisotropic due to the anisotropy of the background gluon fields. We observe that σ_p ∝ t² at very initial times. This non-Markovian diffusion of heavy quarks in the early stages is explained by the memory effect present in the gluon fields.

Visto che siamo nei dintorni del nucleo, eccovi su un piatto d'argento The strength of the interaction between quarks and gluons, un articolo a metà strada tra il teorico e lo sperimentale che cerca di capire il futuro di ciò che può ancora fare LHC e i suoi eredi.

Con l'idea di fare questa piccola review più o meno ogni due settimane, sono tornato sulla homepage di Google Scholar per vedere cosa mi segnalava come articoli recenti. Limitandomi alle ultime due settimane, hanno coplito la mia attenzione un paio di articoli dedicati agli assioni come possibili candidati per la materia oscura, che a differenza dell'energia oscura non è più di tanto messa in dubbio, sostanzialmente perché si sa che, nonostante non si possa spiegare tutto con essa, c'è in giro della materia che non riusciamo a vedere.
Iniziamo con Ultimate light-shining-through-a-wall experiments to establish QCD axions as the dominant form of dark matter:

Ai bei tempi in cui scrivevo per Blogosfere, piattaforma ormai chiusa (gli articoli colà scritti li sto recuperando moooolto lentamente su SciBack), questo genere di link post erano all'ordine del giorno, più o meno uno a settimana. Era un modo al tempo stesso per restare aggiornato io oltre che per dare una finestra, per quanto piccola, vicina al mondo della ricerca. E infatti il post dedicato alla cioccolata l'ho realizzato con materiale che avevo messo da parte proprio per SciBack.
Nel post di oggi, invece, vi propongo un paio di articoli che, per motivi diversi, sono a me piuttosto vicini. Il primo è dedicato alla teoria quantistica di cui vi accennavo nel post di fine anno sugli ultimi tre articoli di ricerca cui ho in qualche modo collaborato:

E' raro che scriva dei cosuntivi dell'anno passato. Quest'anno, però, vorrei salutare il 2024 con un post che in qualche modo potrebbe rientrare dentro questa categoria. E' un modo per salutare un anno, il 2024, che mi ha lasciato per alcune cose un po' di amaro in bocca: ci sono state cose che avrei voluto fare, e che per vari motivi non ho fatto; cose che che avrei voluto dire, e che non ho detto. Però c'è stato qualcosa che mi ha dato una grande soddisfazione: ne ho scritto su Doc Madhattan, qualche mese fa, e ora lo ri-scrivo qui, perché mi sembra il modo migliore per salutare il 2024.
Tutto inizia all'incirca una decina di anni fa, con Giovanni Guido. Ero il suo supplente e l'avevo conosciuto perché era passato da scuola, uno dei pochi (direi l'unico) che aveva voluto conoscermi di persona. All'epoca già bazzicavo, in maniera piuttosto gratuita, intorno all'Osservatorio Astronomico di Brera, e diciamo che questo dettaglio fu quello che diede a Giovanni l'occasione per farmi una proposta particolare. Aveva, infatti, sviluppato un particolare modello per descrivere le particelle e le interazioni tra esse.

Dalla serie di preprint che vi ho segnalato nel post dedicato, ho escluso Discriminating between Pseudoscalar Higgs and Toponium States at the LHC and Beyond, dove si discute su come distinguere tra due ipotetiche particelle teoriche, un tipo di bosone di Higgs previsto da alcune particolari estensioni del modello standard da un lato, e il toponio, o toponium, dall'altro.
Il motivo è che così posso fornirvi le classiche due righe sul toponium. Quest'ultimo, infatti, è un ipotetico mesone costituito dal quark top e dal suo anti-quark. E' un particolare tipo di quarkonio, o quarkonium, e si ritiene che prima o poi lo si dovrà trovare visto che gli altri "gusti" di quarkonium sono stati scoperti: lo (o meglio uno) charmonium nel 2005 dall'esperimento BaBar, e il bottomonium (o per meglio dire la prima particella che rientra in questa classe) nel 1977 al Fermilab. Tra l'altro la prima nuova particella scoperta all'LHC è stata proprio un bottomonium nel dicembre del 2011, ovvero qualcosa come sette mesi prima dell'annuncio della scoperta del bosone di Higgs.