Un esperimento da Nobel. La meccanica quantistica al Liceo King

24 Aprile 202524 Aprile 2025

Per la prima volta un gruppo di studenti ed insegnanti di un Liceo italiano ha realizzato con successo un sofisticato e complesso esperimento che dimostra la violazione delle disuguaglianze di Bell e che è valso il premio Nobel per la Fisica nel 2022

Il 28 aprile 2025, alle ore 17:00, presso la biblioteca del Liceo King di Genova, si terrà un incontro aperto alla cittadinanza in cui verrà presentato l’esperimento.

Per la prima volta in un liceo italiano è stato riprodotto un complesso esperimento di fisica quantistica che dimostra la violazione delle disuguaglianze di Bell e che è valso ad A. Aspect, J. Clauser e A. Zeilinger il premio Nobel per la fisica nel 2022. Nel mese di aprile 2025, infatti, i risultati ottenuti dai tre studiosi sono stati confermati da un team di studenti e insegnanti del Liceo Classico Scientifico e Sportivo Statale M.L. King di Genova che ha utilizzato un nuovo laboratorio di ottica realizzato grazie ai fondi europei del PNRR.

L’esperimento dimostra che le regole della fisica macroscopica classica non funzionano nel micromondo della fisica quantistica Esso si basa sull’idea di J. S. Bell secondo cui le correlazioni classiche nei sistemi fisici devono rispettare certi limiti matematici, e prova che in presenza di “entanglement” (correlazioni quantistiche) questi limiti vengono violati.

L’esperimento condotto presso il liceo genovese (che verrà presentato alla cittadinanza il 28 aprile alle ore 17 presso il Liceo M.L. King) è alla base di una proposta radicalmente innovativa per l’insegnamento della meccanica quantistica nella scuola secondaria di secondo grado. Tale insegnamento è solitamente basato sull’approccio storico, cui si fa seguire una serie di enunciati teorici i quali, per ragioni di tempo e complessità, forniscono un’impressione superficiale e spesso distorta della migliore teoria oggi a disposizione per descrivere il funzionamento del mondo microscopico. Un micromondo non distante da noi, in quanto è alla base del funzionamento di tantissime tecnologie di uso quotidiano (ad esempio gli smartphone).

Grazie al recente e rapidissimo sviluppo delle tecnologie quantistiche, che ha portato a coniare il termine di “seconda rivoluzione quantistica”, al Liceo King di Genova si è proposto un nuovo percorso didattico. Un programma in cui vengono direttamente introdotti i principi fondamentali della teoria quantistica sfruttando concetti di fisica (onde elettromagnetiche polarizzate) e di matematica (algebra vettoriale e numeri complessi) accessibili agli studenti del triennio.

Il tutto per arrivare a realizzare un esperimento raffinato che consente di toccare con mano i principi cardine di funzionamento della teoria e le loro conseguenze fisiche e filosofiche. Le moderne tecnologie quantistiche sono alla base dei computer quantistici, dell’internet quantistico, di comunicazioni intrinsecamente sicure, di sensori di misura ultra precisi.

La violazione delle disuguaglianze di Bell è stata verificata sperimentalmente per la prima volta in una scuola italiana nel mese di aprile 2025 dagli studenti del Liceo King Pietro Barbato, Matteo Belguardi, Luigi Buononato, Caterina Guerrieri, Alberto Landini, Christian Merlo, Francesco Molinari, Corrado Pernthaler, Luigi Pinamonti, Andrea Ponte, Nicola Rossi, Samuele Scrobogna, Arianna Zunino e dai docenti del Liceo Proff. Valentina Ceriale, Matteo Crovetto, Andrea Lanza, Alberto Levrero, Delia Lubrano, Dalida Monti, Diego Repetto, Anna Soso, sotto la guida della Dr. Bondani.

Il 28 aprile 2025, alle ore 17.00, presso la biblioteca del Liceo King di Genova, si terrà un incontro aperto alla cittadinanza in cui verrà dato l’annuncio ufficiale dell’esperimento. L’evento includerà quattro interventi. Il primo sarà tenuto dal Prof. Michele Marini, Dirigente del Liceo King, che parlerà del PNRR come opportunità per l’innovazione didattica. A seguire, il Prof. Alberto Carlini, docente del Liceo King, illustrerà come il laboratorio di ottica possa innovare l’insegnamento della meccanica quantistica. La Prof. Maria Bondani, Primo Ricercatore del CNR-IFN, approfondirà poi il tema dell’entanglement e della verifica sperimentale delle disuguaglianze di Bell, mentre il Prof. Paolo Solinas, Professore Associato dell’Università degli Studi di Genova, concluderà con una panoramica sul presente ed il futuro delle tecnologie quantistiche.

Le attività di formazione e la complessa iniziativa sono state realizzate con la collaborazione ed il supporto di:

Maria Bondani, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fotonica e Nanotecnologie; Elena Losero, Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Divisione Ottica Quantistica e Fotometria; Mark Beck, US National Science Foundation, Program Director Atomic, Molecular and Optical Experimental Physics, and Reed College, Portland, USA; Francesca Telesio, Università degli Studi di Genova; Matteo Onate Orozco, Università degli Studi dell’Insubria; Ministero dell’Istruzione e del Merito; Futura PNRR Istruzione, La Scuola per l’Italia di Domani; Università degli Studi dell’Insubria; Consiglio Nazionale delle Ricerche; Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica; National Quantum Science and Technology Institute; Italian Quantum Weeks; European Quantum Communication Infrastructure; European Union Horizon Europe; Quantum Italy Deployment; European Quantum Ecosystems.

In copertina: John Stewart Bell. Credit: CERN

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