Il cosmo in un salto. Atomi, quanti, rivoluzioni tecnologiche è una mostra itinerante dedicata alla meccanica quantistica realizzata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e l’Università Federico II di Napoli.
La mostra racconta la rivoluzione quantistica in tre tappe fondamentali, rappresentate da tre isole architettoniche denominate rispettivamente “Atomi”, “Quanti” e “Rivoluzioni Tecnologiche”. Questa denominazione viene rimarcata dalla forma stessa di queste isole, che richiama l’iniziale del concetto che le caratterizza: A, Q e T.
Un gioco di luci, testi, video e installazioni multimediali, accompagna visitatrici e visitatori nel viaggio alla scoperta dei concetti chiave su cui si fonda la meccanica quantistica e rivelando le difficoltà concettuali che gli stessi ideatori della teoria hanno dovuto affrontare nel tentativo di comprenderla appieno – ammesso si possa. È un senso di frustrazione che ancora oggi accompagna inevitabilmente chiunque voglia comprendere a fondo questa realtà del tutto estranea alla nostra esperienza diretta. Grazie al racconto e alla presenza, nel percorso espositivo, di strumenti di ricerca o loro riproduzioni, si svela come questa teoria, apparentemente relegata esclusivamente al mondo subatomico e distante dalla nostra esperienza quotidiana, irrompa nel macroscopico, sia nel cosmo sia nella nostra società, dotandoci di strumenti e tecnologie che amplificano le nostre possibilità di comunicare, elaborare dati, comprendere l’universo.
Si parte dunque dalla sezione “Atomi”, che racconta come, in un periodo storico in cui si pensava che la fisica potesse spiegare quasi tutti i fenomeni naturali, l’incompletezza insita nel“quasi” nasconda il seme della rivoluzione. Ma è nella sezione “Quanti” che la rivoluzione prende pienamente forma e la nascita della teoria quantistica viene racconta insieme a quel bagaglio di concetti controintuitivi e paradossali che la caratterizzano. Nella sezione “Rivoluzioni Tecnologiche” la teoria si manifesta in tutto il suo potenziale applicativo grazie a tecnologie di frontiera basate sui più sconcertanti principi quantistici. Per concludere, grande protagonista è il cosmo, manifestazione macroscopica del microcosmo quantistico, la cui origine si riconduce all’energia dirompente del vuoto quantistico che ne plasma l’evoluzione.
Il percorso espositivo
Atomi
È cosa nota che facendo passare della luce attraverso un prisma questa viene scomposta in una figura colorata chiamata spettro, all’interno della quale con continuità si passa dal blu al rosso attraversando tutti i colori dell’arcobaleno. È forse meno noto, però, che quando la luce è quella del sole, e gli strumenti per osservarla sono più sensibili dell’occhio umano, si possono osservare delle strane bande nere in punti precisi dello spettro. A che cosa sono dovute?
Agli albori del ‘900, erano pochi quesiti come questo a catturare l’attenzione dei fisici e la prima tappa della mostra ne racconta gli sviluppi tutt’altro che prevedibili in un’epoca dominata dalle certezze del determinismo, nella quale sembrava sancito il trionfo della meccanica newtoniana, dell’elettromagnetismo e della termodinamica. Nessuno poteva immaginare che dall’analisi di questi fenomeni inspiegati potesse scaturire una nuova rivoluzione scientifica. La prima tappa della mostra passa in rassegna proprio il lavoro di pionieri impegnati nello studio dell’interazione di luce e materia, un campo di indagine che ha fornito via via delle risposte a questi interrogativi e, allo stesso tempo, ne ha sollevato di nuovi, aprendo così la strada a una nuova fisica.
Questa nuova fisica racconta un mondo, in prima analisi microscopico, dove regna la discontinuità, in cui la luce è composta di particelle chiamate “fotoni”, ma è anche onda, e l’atomo si rivela un oggetto discontinuo nel quale i salti degli elettroni sono la causa dell’emissione e dell’assorbimento di luce dalla materia.
Quanti
La seconda tappa si addentra nel cuore della meccanica quantistica. Se la luce può essere sia onda sia particella, si scoprirà ben presto che anche le particelle possono comportarsi come onde. Il comportamento di queste onde viene descritto presto con equazioni, le cui conseguenze si rivelano molto complesse da tradurre in termini comprensibili e ancorati al senso comune. Emblematici e sconfortanti sono i concetti di sovrapposizione e indeterminazione e la conseguente introduzione della probabilità a livello fondamentale nelle leggi della fisica.
La realtà descritta dalla meccanica quantistica è quindi incerta e indeterminata, fatta di realtà separate che coesistono in sovrapposizione. Concettualmente sconvolgente, la meccanica quantistica fu difficile da accettare persino per i suoi stessi ideatori, che per primi ne misero in luce la natura paradossale. La tappa si conclude con una sezione dedicata proprio a questi paradossi apparenti, spingendo il visitatore a chiedersi: che cos’è reale?
Rivoluzioni tecnologiche
Con la sua descrizione del mondo fatta di probabilità e incertezza, può stupire che la meccanica quantistica sia tanto sconcertante concettualmente quanto concreta e potente nelle sue applicazioni. Oggi alla frontiera della ricerca applicata ci sono i computer quantistici, macchine di calcolo estremamente precise e veloci, che svolgono operazioni sui bit quantici o qubit. È proprio di un qubit che si può osservare un esempio nella terza e ultima tappa della mostra. Ma le applicazioni quantistiche sono oggi sconfinate un ulteriore esempio è dato dallemetasuperfici a cristalli liquidi dell‘Università Federico II, utili per simulare sistemi quantistici in laboratorio.
Una seconda parte di questa tappa conclusiva si concentra sull’universo e su come l’influenza della meccanica quantistica sia presente anche nell’infinitamente grande: la meccanica quantistica dona una nuova visione del vuoto, che sorprendentemente pullula di particelle che con il vuoto stesso – che in quanto pullulante è molto diverso dal vuoto che immaginiamo – scambiano energia, un’energia in grado di plasmare l’evoluzione stessa dell’universo.
Le tappe della mostra
Realizzata da INFN e Università Federico II di Napoli, la mostra “Il cosmo in un salto” trova a Napoli la prima tappa del suo viaggio dove, nella cornice storica della Real Casa dell’Annunziata,è stata aperta al pubblico e alle scuole dal 24 al 29 settembre 2025 con attività laboratoriali e percorsi guidati organizzati nell’ambito del progetto STREETS della Notte Europea delle Ricercatrici e dei Ricercatori.
La seconda tappa è stata Genova dove in occasione del Festival della Scienza, dal 23 ottobre al 2 novembre 2025, la mostra è stata allestita nella suggestiva Sala delle Grida del Palazzo della Borsa, attirando il pubblico curioso del festival e decine di scolaresche.
Il cosmo in un salto. Atomi, quanti, rivoluzioni tecnologiche è una mostra itinerante realizzata da INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Università Federico II, nell’ambito del progetto dell’Università Federico II “Quantum Insights in Research and Technology”, promosso dal progetto PNRR Fondazione Rome Technopole: finanziamento M4C2 – investimento 1.5 (Istruzione e Ricerca, Componente, dalla Ricerca all’impresa – Creazione e Rafforzamento di “Ecosistemi dell’Innovazione per la Sostenibilità”).
Il percorso espositivo è stato adattato a partire dalla mostra temporanea Quanto. La rivoluzione in un salto, realizzata da INFN e MUSE di Trento dal 7 dicembre 2023 al 15 giugno 2024, a cura di Francesca Scianitti e Cecilia Collà Ruvolo (INFN Comunicazione), David Tombolato e Christian Lavarian (MUSE), su progetto allestitivo di Dotdotdot e progetto grafico di Federica Grigoletto.
