Il fisico quantistico Aspelmeyer riceve il più ricco premio scientifico austriaco

Il 52enne Aspelmeyer, nato il 14 giugno 1974 a Schongau, in Alta Baviera, è uno dei ricercatori di maggior rinomanza mondiale nel campo dell'ottica quantistica e dell'optomeccanica quantistica. Dopo gli studi di fisica e filosofia, ha conseguito il dottorato in fisica nel 2002 alla Ludwig-Maximilians-Universität di Monaco.

Dalla fisica dello stato solido alla fisica quantistica

Il suo interesse per la storia della scienza lo portò in un gruppo di lavoro dell'Istituto Max Planck per la storia della scienza, che si occupava del tema della gravità quantistica. "Fu questo il motivo per cui, dopo il dottorato nel 2002 nel campo della fisica dello stato solido, passò alla fisica quantistica - e si arruolò come borsista della Fondazione Humboldt presso il fisico quantistico Anton Zeilinger all'Università di Vienna".

Aspelmeyer ricorda i suoi inizi con Zeilinger: "Ho avuto l'incredibile fortuna che Zeilinger fosse abbastanza coraggioso da inserire nel team un dottore di ricerca di un altro campo." Questa esperienza continua a influenzare il suo rapporto con i giovani ricercatori: spera di avere egli stesso sia il coraggio sia la fortuna di accogliere nel suo team giovani ricercatrici e ricercatori eccezionali.

Aspelmeyer rimase a Vienna; dopo la fondazione, nel 2004 entrò a far parte anche dell'Istituto di ottica quantistica e informazione quantistica (IQOQI) dell'Accademia austriaca delle scienze (ÖAW) e nel 2009, scegliendo fra tre offerte, optò per una cattedra all'Università di Vienna anziché a Oxford e Calgary: "Era l'offerta migliore, le condizioni migliori." Dieci anni dopo succedette ad Anton Zeilinger come direttore scientifico dell'IQOQI Vienna.

Libertà e flessibilità per la ricerca

Il riconoscimento è dotato di due milioni di euro, vincolati alla ricerca. Esso sostiene la ricerca del premiato e garantisce libertà e flessibilità nella sua conduzione. "Il Premio Wittgenstein FWF di quest'anno non premia solo l'eccezionale carriera scientifica di Markus Aspelmeyer, ma è anche un investimento in uno dei progetti più ambiziosi della fisica moderna, che arricchisce di un ulteriore promettente capitolo la tradizione austriaca di successo nella ricerca quantistica", afferma la giuria internazionale del FWF.

La ricerca di Aspelmeyer ruota attorno a una delle grandi domande aperte della fisica: è possibile riunire gli effetti quantistici e la gravità in un unico esperimento? "Nel mio gruppo di ricerca abbiamo investito molto tempo negli ultimi 20 anni per portare nel regime quantistico oggetti solidi come piccoli trampolini." Questi oggetti sono cento volte più piccoli di un granello di sabbia, ma sono composti comunque da diverse centinaia di milioni di atomi e vengono mantenuti sospesi sotto vuoto spinto da un fascio laser fortemente focalizzato e contemporaneamente raffreddati dalla luce laser. E precisamente fino a quando la loro energia di movimento si avvicina allo zero assoluto (meno 273 gradi Celsius).

Piccoli trampolini nel regime quantistico

Restano dei movimenti ("fluttuazioni quantistiche") che non seguono più le leggi della fisica classica, ma quelle della fisica quantistica. L'obiettivo: "Un esperimento gravitazionale che non possa più essere descritto soltanto mediante la teoria della relatività generale di Einstein", afferma Aspelmeyer.

Nel 2021, insieme al suo team, è infine riuscito a misurare la più piccola forza gravitazionale mai determinata: l'attrazione di una sferetta d'oro di 90 milligrammi. È circa pesante come una coccinella e attira altri oggetti con un'accelerazione che è 30 miliardi di volte più piccola della gravità terrestre. "Presi il mio taccuino e iniziai a fare i calcoli e a un tratto realizzai: wow, potrebbe funzionare", ha ricordato il fisico il momento in cui valutò gli ordini di grandezza.

La strada verso la gravità quantistica

Nel 2012, durante un seminario, gli venne l'idea che i piccoli trampolini oscillanti con cui lavorava potessero avere massa sufficiente per essere utilizzati anche in direzione di esperimenti gravitazionali. Le sfide verso le misurazioni gravitazionali sono grandi: il fisico ricorda la visita di un ospite dal Canada che, sentendo dei piani, disse: "Markus, adesso basta. Non riesci nemmeno a misurare il campo gravitazionale di quella sedia laggiù." Ma Aspelmeyer non si lasciò scoraggiare.

Alla fine degli anni '50 prevaleva l'opinione che le onde gravitazionali e la gravitazione da parte di oggetti quantistici fossero effetti interessanti, ma così piccoli da non poter essere mostrati in un esperimento. "Per le onde gravitazionali sappiamo dal 2015 che non è così: possiamo misurare le onde gravitazionali, ormai quasi quotidianamente." Analogamente impensabile, decenni fa, appariva ciò che oggi è possibile in laboratorio: "60 o 70 anni fa era impensabile che le possibilità sperimentali si sarebbero un giorno sviluppate fino a questo punto."

Fino all'osservazione della gravità quantistica la strada è ancora lunga: mentre la dimensione degli oggetti in cui si osservano effetti quantistici deve ancora essere ridotta di un fattore cento, occorre riuscire a misurare la forza gravitazionale di oggetti che sono 100 volte più piccoli di quelli attuali. "Come fisico sperimentale ci si dà sempre un margine, diciamo tre anni, e perciò l'esperimento sarà pronto tra 17 anni", dice Aspelmeyer. Aggiunge: "La tempistica è 17 anni, ciò è legato al sistema di ricerca europeo, perché da noi esiste il sistema del pensionamento obbligatorio." Alla domanda su quando si aspetti personalmente la svolta, risponde: "Nel mio caso sarà tra 20 anni."

Riconoscimenti e finanziamenti internazionali

Aspelmeyer ha ricevuto numerosi riconoscimenti internazionali, da ultimo nel 2025 il Prize for Fundamental Aspects della European Physical Society per i suoi contributi pionieristici all'optomeccanica quantistica. Dopo aver già ottenuto nel 2009 uno "Starting Grant" e nel 2015 un "Consolidator Grant" del Consiglio europeo della ricerca ERC, nel 2020 ha ottenuto insieme a colleghi di Innsbruck e Zurigo un "Synergy Grant" dell'ERC, dotato di 13 milioni di euro, per portare al limite estremo il principio quantistico della delocalizzazione: vogliono posizionare contemporaneamente in due luoghi un corpo solido composto da miliardi di atomi. Ma non è affatto la fine: con il Premio Wittgenstein spera di fare un passo avanti in questa "grande impresa a lungo termine".

Il padre di due figli è nel consiglio direttivo del cluster