John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica 2025 "per la scoperta dell'effetto tunnel quantistico macroscopico e della quantizzazione dell'energia in un circuito elettrico". I tre scienziati sono stati premiati per una serie di rivoluzionari esperimenti che hanno dimostrato come alcuni fenomeni quantistici tipici del mondo subatomico possano essere osservati su scala macroscopica, ossia su una scala che coinvolge un gran numero di particelle.. Chi sono i tre fisici premiati. John Clarke, nato nel 1942 a Cambridge, UK, è Professore all'Università della California di Berkeley, Stati Uniti. Michel H. Devoret, nato a Parigi (Francia) nel 1953, insegna alle Università di Yale e della California a Santa Barbara (Stati Uniti). Anche John M. Martinis, statunitense, classe 1958, è Professore all'Università della California.. I tre scienziati premiati hanno utilizzato una serie di esperimenti per dimostrare che le bizzarre proprietà del mondo quantistico, cioè quello diverso dalla fisica che osserviamo comunemente tutti i giorni, possono essere rese concrete in un sistema abbastanza grande da essere "tenuto in mano".
Per farlo hanno costruito un circuito elettrico con un chip di dimensioni di circa un centimetro, e hanno dimostrato che anche in questo caso un oggetto può seguire le regole della meccanica quantistica. Prima d'ora, i fenomeni relativi a questo "regno" della fisica erano stati studiati solamente in sistemi con poche particelle. I tre fisici premiati hanno avuto il merito di portare questi effetti da una scala microscopica, riguardante cioè singole particelle, a una macroscopica, cioè che coinvolge molte particelle.. I loro esperimenti hanno mostrato la fisica quantistica in azione. Per avvicinarci ai fenomeni quantistici dobbiamo abbandonare la scala delle misure che adoperiamo tutti i giorni, quella di metri, centimetri e millimetri e ragionare in una scala molto più piccola, quella dei nanometri. Di solito infatti proprietà ed effetti della meccanica quantistica iniziano a manifestarsi dai 100 nanometri in giù, ossia sotto il decimillesimo di millimetro. La meccanica quantistica descrive inoltre proprietà che sono significative in una scala che coinvolge singole particelle; mentre, non appena vengono coinvolte un gran numero di particelle, gli effetti della meccanica quantistica diventano solitamente insignificanti.
Una domanda importante nella fisica è, dunque, quale sia la massima dimensione di un sistema che può dimostrare questo tipo di effetti. I tre scienziati premiati col Nobel per la Fisica 2025 hanno condotto esperimenti in un circuito elettrico nei quali hanno dimostrato che le proprietà della meccanica quantistica possono essere concretizzate su scala macroscopica.. Un esempio? Una normale pallina da tennis è costituita da un numero astronomico di molecole e non mostra alcun effetto quantistico: lanciata contro un muro, rimbalza. Una singola particella subatomica (come un elettrone), tuttavia, può anche, o meglio ha una probabilità non nulla di, attraversare direttamente una barriera nel suo mondo microscopico e riapparire dall'altra parte. Questo fenomeno di meccanica quantistica è chiamato effetto tunnel ed è dovuto alla doppia natura di tutte le particelle quantistiche di onda e corpuscolo.. Gli esperimenti dei tre Nobel per la Fisica 2025 hanno dimostrato che l'effetto tunnel può riguardare anche un numero maggiore di particelle e non una soltanto (in questo senso, macroscopico).
A metà degli anni '80, Clarke, Devoret e Martinis condussero una serie di esperimenti con un circuito elettronico costituito da superconduttori, materiali che al di sotto di certe temperature sono in grado di condurre corrente senza alcuna resistenza elettrica, ossia di non ostacolare in alcun modo il passaggio di corrente elettrica. Nel circuito, i componenti superconduttori erano separati da un sottile strato di materiale non conduttivo. Nel corso dell'esperimento, i tre scienziati dimostrarono di poter controllare e studiare un fenomeno in cui tutte le particelle cariche nel superconduttore si comportano all'unisono, come se fossero un'unica particella che riempie l'intero circuito.. Applicando una corrente al circuito, i tre scienziati osservarono che il sistema macroscopico di più particelle si trovava inizialmente intrappolato in uno stato in cui la corrente scorreva senza alcuna tensione, come se fosse dietro una barriera che non poteva oltrepassare, e che in seguito riusciva a sfuggire a questo stato di tensione zero tramite l'effetto tunnel (non a caso veniva rilevato un cambiamento di tensione). Il sistema si comportava inoltre in un modo previsto dalla meccanica quantistica: risultava quantizzato, ovvero assorbiva o emetteva solo quantità specifiche di energia.. Ricadute. L'esperimento ha avuto importanti conseguenze per la comprensione della meccanica quantistica e ha permesso di dimostrare altri effetti quantistici su scala macroscopica, aprendo la strada a tecnologie quantistiche alla base della tecnologia digitale odierna.. «Non esiste oggi alcuna tecnologia avanzata che non si basi sulla meccanica quantistica, compresi i telefoni cellulari, le macchine fotografiche... e i cavi in fibra ottica» ha affermato il comitato del Nobel.. Nobel per la Fisica: curiosità storiche. Il Premio Nobel per la Fisica, istituito dal testamento di Alfred Nobel nel 1895, viene assegnato come quello per la Chimica dall'Accademia Reale Svedese delle Scienze.
Dal 1901 ad oggi sono stati conferiti 118 Premi Nobel per la Fisica a 227 scienziati (tecnicamente 226: uno di loro, John Bardeen, è stato premiato due volte, nel 1956 per l'invenzione del transistor, insieme a William Bradford Shockley e Walter Brattain, e nel 1972 per la teoria fondamentale della superconduttività ordinaria assieme a Leon Neil Cooper e John Robert Schrieffer). Soltanto 5 degli scienziati insigniti del Nobel per la Fisica sono donne. Una di queste è Marie Curie, che vinse il Nobel per la fisica nel 1903 (per le ricerche sui fenomeni radioattivi, a metà con il fisico francese Henri Becquerel) e quello per la Chimica nel 1911, per la scoperta di radio e polonio.
Dei premi assegnati, 47 sono stati dati a un unico scienziato, 33 sono stati condivisi da due scienziati e 38 da tre. Il più giovane destinatario del Premio Nobel per la Fisica è stato il fisico e cristallografo britannico Lawrence Bragg, che aveva 25 anni quando fu premiato, nel 1915, per gli studi condotti sull'analisi della struttura cristallina per mezzo dei raggi X insieme al padre. ll più anziano è stato il fisico statunitense Arthur Ashkin, arrivato al Nobel nel 2018 all'età di 96 anni grazie alle invenzioni rivoluzionarie nel campo della fisica dei laser, insieme a Donna Strickland e Gérard Mourou.
Nel 2024, il Premio Nobel per la Fisica è stato conferito a John J. Hopfield e Geoffrey E. Hinton "per le scoperte e le invenzioni fondamentali che consentono l'apprendimento automatico con reti neurali artificiali"..
