Sean Carroll, professore di filosofia naturale presso la Johns Hopkins University e Fractal Faculty presso il Santa Fe Institute, è uno degli autori più prolifici nel campo della fisica quantistica. Ad un anno dall’uscita di “Spazi0, tempo, movimento” torna in libreria, sempre per i tipi di Cortina Editore, con “La fisica dei quanti” (pag. 296, euro 24). Fedele al proprio stile divulgativo, Carroll non indulge a semplificazioni mirate a conquistare il grande pubblico. No, il suo libro è chiaramente orientato verso un lettore decisamente colto nel campo della matematica, in grado di muoversi senza difficoltà tra equazioni particolarmente complesse, derivate e integrali. Per capirci, non pensiate di trovare nella prime pagine un approccio didascalico al mondo delle particelle, che vi spieghi quali sono quelle di forza e quelle di materia, cioè bosoni e fermioni.

Non stupitevi, ma di questo argomento, che poteva sembrare propedeutico, si parlerà solo nelle pagine finali del libro. Si parte invece con uno degli argomenti più suggestivi ma anche più ostici: la funzione d’onda di Schroedinger che descrive lo stato quantistico di un sistema o di una singola particella. La sua caratteristica è di essere probabilistica, di non indicarci quindi dove si trova la particella, ma solo il range spaziale in cui potrebbe trovarsi. Quando andremo a effettuare una misura, a determinare cioè il punto preciso dove si trova la particella, provocheremo il collasso della funzione. Il probabilismo è in buona sostanza la cifra del mondo delle particelle subatomiche: niente è dato per certo, e quando abbiamo un dato certo significa che un dato corrispondente è venuto meno. Ci riferiamo al principio di indeterminazione di Heisenberg per il quale se misuriamo la velocità di una particella, rendiamo incerta la sua posizione e viceversa.

Altro punto di forza del libro è il fenomeno dell’entanglement, di cui Carroll ci fornisce una descrizione molto accurata in termini di equazioni: per esempio, una particella come il bosone di Higgs può decadere in un elettrone e in un positrone. Conoscendo la direzione dell’elettrone, sapremo anche la direzione del positrone anche senza averla rilevata. Questo perché le due particelle fanno parta di un unico stato quantistico.

Teorie di campi, simmetrie, rottura della simmetria, teorie di gauge: l’approccio di Carroll al mondo della meccanica quantistica è estremamente specialistico e si rivolge essenzialmente a un pubblico in possesso di  più che solide basi di matematica. Tuttavia il lettore meno attrezzato da questo punto di vista potrà trovare comunque spunti di grande interesse per poter cominciare ad addentrarsi nel mondo delle particelle subatomiche.