Experimento revolucionario avanza en la búsqueda de la energía oscura

MadridFísicos de UC Berkeley han llevado a cabo el experimento más preciso para detectar la energía oscura, la cual hace que el universo se expanda a mayor velocidad. Los científicos están buscando nuevas partículas que podrían ser responsables de este fenómeno y creen que podrían llamarse camaleones o simétrones.

El nuevo experimento es notable por varias razones:

• Combina un interferómetro de átomos para mediciones de gravedad precisas con una red óptica.
• El interferómetro mantiene átomos en caída libre durante segundos en lugar de milisegundos.
• Logra una mejora de cinco veces en precisión respecto a métodos anteriores.

Las mediciones precisas de la gravedad no son el único objetivo de este trabajo. El interferómetro de átomos en red también puede utilizarse para:

• Construir giróscopos
• Crear acelerómetros
• Sensado cuántico

Cristian Panda, el autor principal y becario postdoctoral, afirma que este método puede utilizarse en el mar. Permite cartografiar el fondo oceánico debido a que los átomos permanecen fijos en su lugar.

En 1998, los científicos comenzaron a buscar energía oscura. Dos equipos de investigación estudiaron supernovas para medir sus distancias. Descubrieron que el universo se expandía más rápido de lo esperado. Este hallazgo les valió el Premio Nobel de Física en 2011.

La energía oscura sigue siendo un enigma a pesar de numerosas teorías:

• Energía del vacío espacial
• Un campo de energía llamado quintesencia
• Una quinta fuerza mediada por una partícula camaleónica

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En 2015, Müller adaptó un interferómetro de átomos para buscar camaleones. Utilizaron átomos de cesio en una cámara de vacío. Los resultados mostraron una gravedad normal sin cambios.

El objetivo del nuevo experimento es mantener los átomos estables durante más tiempo. Durante la pandemia de COVID-19, Panda extendió el tiempo de retención a 70 segundos. Solucionó problemas como las vibraciones del haz láser y ajustó la temperatura. Estos cambios fueron reportados en la edición de junio de 2024 de Nature Physics.

En su reciente experimento, aumentaron la separación de los paquetes de ondas atómicas al reducir el tiempo de retención. Dispersaron aproximadamente 10,000 átomos de cesio en grupos de 10 usando una red óptica. Luego, dividieron estos paquetes de ondas atómicas en superposiciones cuánticas. Al reunir los paquetes de ondas, obtuvieron información sobre la gravedad.

Panda planea desarrollar un nuevo dispositivo en la Universidad de Arizona. El equipo de Müller está trabajando en un interferómetro con controles mejorados, lo que podría hacerlo 100 veces más sensible. Su objetivo es identificar aspectos cuánticos de la gravedad.

Este experimento podría ser crucial. Si tiene éxito, sería comparable al estudio sobre el entrelazamiento de fotones realizado en 1972 en UC Berkeley. Stuart Freedman y John Clauser recibieron el Premio Nobel por este trabajo en 2022.

Este proyecto cuenta con el apoyo de diversas organizaciones, entre ellas la Fundación Nacional de Ciencia, la Oficina de Investigación Naval y el Laboratorio de Propulsión a Chorro. Los coautores provienen de instituciones académicas de todo el mundo, lo que destaca el esfuerzo colectivo detrás de esta significativa investigación.