Disuguaglianza di Bell: ecco che cos’è e cosa si sa su chi l’ha formulata

Il teorema di Bell afferma che nessuna teoria fisica locale a variabili nascoste può riprodurre le predizioni della meccanica quantistica. Ma cos’altro si sa di questo teorema? E dello scienziato che l’ha formulato?

John Stewart Bell

Il fisico britannico che ha formulato questo teorema, e gli ha dato il suo nome, è l’irlandese John Stewart Bell. Nato a Belfast il 28 giugno 1928, si laureò in fisica sperimentale venti anni dopo alla Queen’s University Belfast, ottenendo in seguito un dottorato di ricerca alla University of Birmingham, in cui si specializzò in fisica nucleare e teoria quantistica dei campi.

Iniziò, poi, la sua carriera a Malvern, all’Atomic Energy Agency, e poi ad Harwell, all’Atomic Energy Research Establishment. Anni dopo si spostò al CERN, dove cominciò a lavorare in campo teorico sulla fisica delle particelle ed in ambito sperimentale sull’acceleratore di particelle; dedicandosi anche alle basi della teoria quantistica. Nel 1964 prese congedo anche dal CERN, e per un anno andò alla Stanford University, alla University of Wisconsin-Madison e alla Brandeis University, e sempre nello stesso anno dei suo congedo, pubblicò sulla rivista Physics l’articolo “Sul paradosso Einstein-Podolsky-Rosen”, dimostrando come si otteneva la sua famosa disuguaglianza, teorizzata da alcune supposizioni filosofiche di base, in conflitto con le previsioni della meccanica quantistica. Nel 1966, pubblicò un altro articolo sulla rivista Review of Modern Physics, nel quale criticava le conclusioni di von Neumann.

Nel 1969 Bell ricevette una lettera da John Clauser, giovane fisico di Berkeley, che gli comunicava di aver ideato un esperimento con il quale verificare la sua disuguaglianza. Morì nel 1990, a causa di un’emorragia celebrale, poco dopo essere stato nominato per il premio Nobel.

Il teorema

Bell ideò questo teorema come mezzo per testare se le particelle collegate attraverso l’entanglement quantico comunicano o meno informazioni più veloci della velocità della luce. Il teorema afferma che nessuna teoria delle variabili locali nascoste può spiegare tutte le previsioni della meccanica quantistica, e ciò si può dimostrare attraverso la creazione di disuguaglianze, dimostrate con esperimenti.

La maggior parte di questi suddetti esperimenti adopera la luce, emessa nella forma corpuscolare di quanti di luce o fotoni, ma prima del 1982, si poggiavano su polarizzatori “mono-canale”. Tra gli esperimenti degni di nota si può citare il primo messo a punto da Clauser e Stuart Freedman, nel 1972, nel quale si sono riscaldati degli atomi di calcio fino ad ottenere un incremento energetico sufficiente affinché un elettrone saltasse ad un livello energetico più alto, fino a produrre una coppia di fotoni entangled, di colore verde e blu. I rivelatori furono posti all’inizio a 22,5° per poi passare a 67,5°,  e la violazione del teorema di Bell si confermò con unaserie di misure per circa duecento ore, e tra il 1972 ed il 1977 vennero eseguito ben nove esperimenti come questi, e sette confermarono la violazione.

Un altro esperimento da citare è quello di Alain Aspect e del suo team, svolto tra il 1981 e il 1982 all’Orsay di Parigi, in cui si usava sempre del calcio. In tutto, Aspect ed il suo team eseguirono tre esperimenti, di cui del terzo la diseguaglianza sembra sia stata suggerita dallo stesso Bell, con la scelta tra le impostazioni su ogni lato fatte nel corso volo dei fotoni.

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