I ricercatori dell'Università di Vienna studiano la rilevanza dei quadri di riferimento quantistici per le simmetrie del mondo

Secondo uno dei principi fondamentali della fisica, un osservatore su un treno in movimento usa le stesse leggi per descrivere una palla sulla piattaforma come un osservatore in piedi sulla piattaforma:le leggi fisiche sono indipendenti dalla scelta di un sistema di riferimento. I quadri di riferimento come il treno e la piattaforma sono sistemi fisici e, in definitiva, seguono regole quantomeccaniche. Possono essere, Per esempio, in uno stato quantistico di sovrapposizione di diverse posizioni contemporaneamente. Così, come sarebbe la descrizione della palla per un osservatore su una tale "piattaforma quantistica"? I ricercatori dell'Università di Vienna e dell'Accademia austriaca delle scienze hanno dimostrato che se un oggetto (nel nostro esempio, la palla) mostra che le caratteristiche quantistiche dipendono dal sistema di riferimento. Le leggi fisiche, però, ne sono ancora indipendenti. I risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

I sistemi fisici sono sempre descritti rispetto a un sistema di riferimento. Per esempio, una palla che rimbalza su un binario ferroviario può essere osservata sia dal binario stesso che da un treno in transito. Un principio fondamentale della fisica, il principio di Covarianza Generale, afferma che le leggi della fisica che descrivono il moto della palla non dipendono dal sistema di riferimento dell'osservatore. Questo principio è stato cruciale nella descrizione del moto sin da Galileo e centrale per lo sviluppo della teoria della relatività di Einstein. Implica informazioni sulle simmetrie delle leggi della fisica viste da diversi sistemi di riferimento.

I sistemi di riferimento sono sistemi fisici, che alla fine seguono regole quantomeccaniche. Un gruppo di ricercatori guidati da Časlav Brukner dell'Università di Vienna e dell'Istituto per l'ottica quantistica e l'informazione quantistica (IQOQI-Vienna) dell'Accademia austriaca delle scienze si è chiesto se sia possibile formulare le leggi della fisica dal punto di vista vista di un osservatore "attaccato" a una particella quantistica e introdurre un sistema di riferimento quantistico. Sono stati in grado di dimostrare che si può considerare qualsiasi sistema quantistico come un quadro di riferimento quantistico. In particolare quando un osservatore sul treno vede la banchina in una sovrapposizione di diverse posizioni contemporaneamente, un osservatore sul binario vede il treno in sovrapposizione. Come conseguenza, dipende dal sistema di riferimento dell'osservatore se un oggetto come la palla esibisce proprietà quantistiche o classiche.

I ricercatori hanno dimostrato che il Principio di Covarianza è esteso a tali quadri di riferimento quantistici. Ciò significa che le leggi della fisica mantengono la loro forma indipendentemente dalla scelta del sistema di riferimento quantistico. "I nostri risultati suggeriscono che le simmetrie del mondo devono essere estese a un livello più fondamentale, "dice Flaminia Giacomini, l'autore principale dell'articolo. Questa intuizione potrebbe svolgere un ruolo nell'interazione tra la meccanica quantistica e la gravità -un regime per lo più ancora inesplorato- poiché in quel regime ci si aspetta che la nozione classica di sistemi di riferimento non sarà sufficiente e che i sistemi di riferimento dovranno essere fondamentalmente quantistico.