Flash: Un effetto tunnell da Premio Nobel

Il secondo Flash, Barry Allen, nel suo albo d’esordio, Showcase 4, mentre cerca di catturare il supercriminale noto come l’uomo tartaruga, finisce contro un muro mandandolo in frantumi. Eppure se siete lettori affezionati delle avventure dei velocisti scarlatti o se avete visto il film, saprete sicuramente che il nostro eroe è in grado di attraversare i muri. Questo incredibile potere, però, lo ha mostrato solo qualche tempo dopo, sulle pagine di Flash 105, il primo numero della testata dopo l’interruzione successiva alla seconda guerra mondiale (vi ricordo che a quel tempo a vestire i panni di Flash era Jay Garrick).
La spiegazione usuale è abbastanza semplice da raccontare: vibrando le sue molecole a ipervelocità queste scivolano attraverso le molecole di un muro, infilandosi negli spazi vuoti tra gli atomi, proprio come sintetizzato in una vignetta di Flash 121.

Strade quantistiche

In effetti in natura esistono delle radiazioni molto energetiche che sono in grado di attraversare persino le mura spesse di un palazzo in cemento armato. Questo, però, non sarebbe possibile senza un particolare effetto quantistico detto effetto tunnell.
Questo effetto, previsto all’interno dell’equazione di Schrodinger, a un livello fondamentale permette di spiegare come una radiazione o una particella riesce a superare un ostacolo, come per esempio un muro o una barriera di potenziale.

L’effetto tunnel spuntò per la prima volta nel 1927 mentre Friedrich Hund stava eseguendo dei calcoli sulla doppia buca di potenziale. Una buca di potenziale è una vera e propria buca energetica: l’energia, da un valore costante, a un certo punto diminuisce per poi ritornare al valore precedente (o comunque a un valore più alto di quello che si trova in fondo alla buca).
Se all’interno della buca “cade” una particella con energia inferiore a quella che delimita le “pareti” della buca, o se una particella deve attraversare la buca ma ha un’energia inferiore a quella delle “pareti”, allora, almeno secondo l’intuizione, non ci sarebbe modo di superare tali “pareti”. In realtà, come notarono sempre nel 1927 Leonid Mandelstam e Mikhail Leontovich, facendo i calcoli per bene la probabilità che una particella riesca a superare la buca di potenziale è un valore sufficientemente diverso da zero.
Una delle prime, se non la prima applicazione di questo effetto risale al 1928 quando George Gamow lo utilizzò per spiegare il decadimento alpha. Alcuni nuclei pesanti, infatti, risultano particolarmente instabili, per cui decadono emettendo una particella alpha, ovvero un nucleo di elio-4, costituito da due protoni e due neutroni. L’energia con cui esce la particella alpha (e in questo caso per energia intendo anche l’energia dovuta alla massa) non sarebbe sufficiente per sfuggire al nucleo in decadimento, per cui per spiegare le osservazioni sperimentali Gamow utilizzò proprio l’effetto tunnell nei calcoli.

Essere macroscopico

Flash, però, non è un atomo, ma un corpo materiale. Per cui la sua probabilità di attraversare un muro, anche andando a velocità relativistiche (ovvero prossime alla velocità della luce) risulta particolarmente bassa, praticamente 0, come hanno scoperto da alcuni studenti di fisica che si sono messi a fare i conti:

D’altra gli studenti non hanno tenuto conto degli effetti dovuti ai legami atomici, cosa che potrebbe aumentare la probabilità di attraversare un muro, però, onestamente, non gli darei tanta speranza al nostro Barry.

Essere super!

C’è, però, anche una seconda possibilità per Flash: riuscire a far comportare le sue molecole come un superfluido.
Nel 1957 John Bardeen, Leon Cooper e Robert Schrieff svilupparono una teoria per descrivere la superconduttività, grazie alla quale vinsero il Premio Nobel per la fisica nel 1972.
Nel frattempo, nel 1978, Anthony Leggett, vincitore del premio Nobel nel 2003 sempre per contributi teorici alla superconduttività, aveva previsto l’esistenza di un effetto tunnell anche all’interno di superfluidi e superconduttori.
Questi sono due fenomeni quantistici che hanno effetti anche nel mondo macroscopico, e in effetti questo effetto tunnell macroscopico venne osservato in una serie di esperimenti condotti tra il 1984 e il 1985 da John Clarke, John Martinis e Michel Devoret che proprio per questo hanno ottenuto il premio Nobel per la fisica nel 2025.

Flash, però, per diventare un superfluido dovrebbe modificare la sua densità, ma soprattutto dovrebbe fare tutto ciò a temperature bassissime, prossime allo zero assoluto, cosa piuttosto improbabile considerando le condizioni di temperatura in cui normalmente agisce.
Non ci sono, quindi, molte possibilità per il velocista scarlatto di attraversare i muri senza violare una qualche legge della fisica, e tra l’altro deve anche stare attento a scegliere bene la sua frequenza di vibrazione per non rischiare di entrare in risonanza con l’oggetto che sta attraversando e scatenarne l’esplosione!