Viviamo in un universo tridimensionale con tre dimensioni spaziali e una volta in più. Tuttavia, gli esperimenti di due gruppi di scienziati hanno dimostrato che la presenza della quarta dimensione spaziale è effettivamente possibile e non è limitata a semplici direzioni su e giù, sinistra e destra, e anche avanti e indietro.
Va immediatamente preso in considerazione che tali conclusioni contraddicono le ben note leggi della fisica, erano basate su calcoli molto complessi, esperimenti parzialmente teorici e utilizzavano le leggi della meccanica quantistica.
Confrontando i risultati dell'osservazione di due mezzi bidimensionali appositamente creati, due team indipendenti di scienziati europei e statunitensi sono stati in grado di trovare la strada per la quarta dimensione spaziale, generando il cosiddetto effetto Hall quantistico, il fenomeno della conduttività di un gas bidimensionale a basse temperature in forti campi magnetici.
"Fisicamente, non abbiamo uno spazio quadridimensionale, ma possiamo ottenere l'effetto Hall quantistico quadridimensionale con un sistema a bassa dimensione, poiché il sistema ad alta dimensione è codificato nella sua complessa struttura", afferma Makael Rechtsman, professore presso l'Università della Pennsylvania.
"Potremmo essere in grado di elaborare una nuova fisica in una dimensione superiore e quindi creare dispositivi che abbiano questo vantaggio nelle dimensioni inferiori".
In altre parole, gli oggetti 3D proiettano ombre 2D dalle quali è possibile indovinare la forma di questi oggetti. Osservando alcuni sistemi tridimensionali fisici reali, possiamo capire qualcosa sulla loro natura quadridimensionale, poiché, secondo i fisici, gli oggetti tridimensionali possono essere ombre di oggetti quadridimensionali che appaiono in dimensioni inferiori. Tutto ciò può portare ad alcune nuove scoperte fondamentali nella scienza.
Grazie a calcoli molto sofisticati, per i quali è stato assegnato il Premio Nobel nel 2016, ora sappiamo che l'effetto Hall quantistico indica l'esistenza di una quarta dimensione nello spazio. Gli ultimi esperimenti di due squadre di fisici, pubblicati sulla rivista Nature, ci danno un esempio degli effetti che questa quarta dimensione può avere.
Un team europeo di scienziati ha raffreddato gli atomi quasi fino allo zero assoluto e ha utilizzato i laser per posizionarli in un reticolo bidimensionale. Applicando una "pompa" quantistica per eccitare gli atomi intrappolati, i fisici hanno notato piccole variazioni nel movimento che corrispondono alle manifestazioni dell'effetto Hall quantistico 4D, indicando che è possibile accedere a questa quarta dimensione.
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Anche il team di fisici americani ha utilizzato i laser, ma per controllare la luce che passa attraverso il mattone di vetro. Simulando l'effetto di un campo elettrico sulle particelle cariche, gli scienziati sono stati anche in grado di osservare gli effetti dell'effetto Hall quantistico 4D.
Secondo gli scienziati, entrambi gli esperimenti si completano perfettamente.
Naturalmente, non abbiamo accesso fisico a questo mondo quadridimensionale (dato che siamo intrappolati nello spazio tridimensionale), ma gli scienziati ritengono che attraverso la meccanica quantistica possiamo imparare di più sullo spazio quadridimensionale ed espandere la nostra conoscenza limitata dell'universo.
Per chiarezza, ti consigliamo di guardare il video qui sotto. Mostra come un personaggio di un platform 2D si trovi improvvisamente in un mondo 3D. Secondo la nostra prospettiva, ci sembrerà di essere ancora in un mondo bidimensionale, ma mentre ci muoviamo in esso vedremo alcune distorsioni dello spazio, poiché il mondo tridimensionale sarà sovrapposto su un piano bidimensionale. Gli scienziati hanno visto distorsioni simili negli esperimenti sopra descritti. Sono stati loro a indicare l'esistenza di uno spazio quadridimensionale, che non possiamo vedere fisicamente, ma i cui effetti si sovrappongono sul nostro piano tridimensionale.
Nonostante il fatto che fisicamente non possiamo entrare nello spazio quadridimensionale, abbiamo ricevuto prove della sua esistenza e un'immagine più chiara di come funziona. Gli scienziati, a loro volta, vogliono utilizzare i risultati di queste osservazioni per un'analisi più dettagliata. Chissà, forse nel corso di ulteriori lavori potranno fare altre scoperte.
Nikolay Khizhnyak
