Nel laboratorio dell'Istituto di Scienza e Tecnologia di Okinawa (OIST) un effetto quantistico ha spostato direttamente, per la prima volta, un oggetto visibile a occhio nudo. Gli scienziati hanno fatto muovere su e giù un diamante centimetrico, sospeso sopra un magnete, sotto l'azione di una forza generata dagli spin degli elettroni nel suo reticolo atomico.
L'esperimento si basa sui centri azoto-vacanza — difetti nel cristallo di diamante in cui un atomo di carbonio è sostituito da un atomo di azoto e da una vacanza. Questi centri trattengono elettroni spaiati, i cui spin possono essere polarizzati con un laser verde. Sotto illuminazione pulsata gli spin si allineano in modo tale che i loro minuscoli momenti magnetici creano una forza debole ma misurabile.
Il diamante è sospeso a un'asta di carbonio, collegata a una piastra di grafite che levita sopra dei magneti grazie al diamagnetismo. Quando il laser è spento, il movimento è minimo; quando il laser è acceso, il diamante si sposta di decine di picometri — una distanza registrata da un interferometro con precisione al picometro.
La massa dell'oggetto è di otto-nove ordini di grandezza superiore a quella degli esperimenti spin-meccanici precedenti. È il primo caso in cui una forza puramente quantistica dello spin ha provocato una risposta meccanica classica in un oggetto soggetto alla gravità.
Il risultato apre la strada alla verifica della natura quantistica della gravità. Per osservare una sovrapposizione macroscopica occorre far levitare gli oggetti nel vuoto e aumentarne gradualmente la massa, finché gli effetti gravitazionali diventino percepibili.
Già ora l'apparato permette di creare sensori ultra precisi per la ricerca della materia oscura e delle onde gravitazionali. Il prossimo passo è un ulteriore ordine di grandezza nella massa, e allora gli sperimentatori sperano di avvicinarsi alla realizzazione concreta del «gatto di Schrödinger».
Così le minuscole fluttuazioni quantistiche degli spin hanno toccato per la prima volta il mondo delle cose visibili e hanno tracciato un ponte tra la meccanica quantistica e la teoria della relatività generale.
