La meccanica quantistica è un modo straordinariamente efficace di comprendere il mondo fisico su scale estremamente piccole. Attraverso esso, una manciata di regole può essere usata per spiegare la maggior parte dei fenomeni osservabili sperimentalmente. Occasionalmente, però, ci imbattiamo in un problema della meccanica classica che pone particolari difficoltà di traduzione nel mondo quantistico.

Un nuovo studio pubblicato su The European Physical Journal D ha fornito alcuni spunti su uno di essi:lo slancio. Gli autori, i fisici teorici Fabio Di Pumpo e Matthias Freyberger dell'Università di Ulm, Germania, presentare un elegante modello matematico della quantità di moto quantistico accessibile attraverso un altro concetto classico:il tempo di volo.

Molte persone ricorderanno la definizione tradizionale di quantità di moto della fisica delle scuole superiori come il prodotto della massa di un oggetto e la velocità con cui sta viaggiando. Nella teoria quantistica un oggetto è rappresentato da una funzione d'onda e la sua posizione non può essere determinata a meno che la funzione d'onda non sia "collassata" in un singolo stato. Questa è l'essenza della misurazione nella meccanica quantistica.

Il momento classico può essere ottenuto semplicemente misurando il tempo impiegato da un oggetto per passare tra due rilevatori stazionari ("tempo di volo"), trovare la velocità e moltiplicare per la massa. Di Pumpo e Freyberger hanno sviluppato un modello dell'equivalente quantistico di questo esperimento in cui i ruoli del tempo e della distanza sono invertiti:i punti temporali sono fissi, e le posizioni probabilistiche di una funzione d'onda in ogni punto, e quindi la distanza tra loro, stimato. Questo approccio utilizza sistemi quantistici aggiuntivi chiamati puntatori che sono accoppiati a un pacchetto di onde in movimento utilizzando un metodo sviluppato da von Neumann, con misurazioni effettuate sui puntatori piuttosto che sull'onda.

Di Pumpo e Freyberger riuscirono così a ricavare un unico, quantità misurabile che è un equivalente quantistico del classico tempo di volo, e calcolare la quantità di moto di una particella quantistica in modo abbastanza preciso su questa base. Concludono il documento suggerendo modi per migliorare ulteriormente l'accuratezza della misurazione.