Experimento de alta tecnología afina la búsqueda de la misteriosa energía oscura

MadridFísicos de la Universidad de California, Berkeley han diseñado un experimento altamente preciso para buscar energía oscura. Descubierta hace 26 años, la energía oscura provoca que el universo se expanda cada vez más rápido. El objetivo de este experimento es encontrar posibles diferencias respecto a la teoría actual de la gravedad. Aquí algunos detalles importantes:

• Utiliza un interferómetro de átomos para mediciones precisas de la gravedad
• Combina una red óptica para mantener los átomos por más tiempo
• Superó las mediciones anteriores por un factor de cinco
• El experimento puede inmovilizar átomos hasta 70 segundos

El físico Holger Müller y su equipo investigaron la gravedad a una escala muy pequeña utilizando sus equipos avanzados. Descubrieron que el comportamiento de la gravedad coincidía perfectamente con las predicciones de la teoría de Isaac Newton. Sin embargo, la mayor precisión de sus instrumentos podría en el futuro ayudar a confirmar o refutar la existencia de una posible quinta fuerza, que podría estar relacionada con partículas conocidas como camaleones o simetroneo.

El equipo empleó un método llamado interferómetro de átomos en celosía. Este método mantiene los átomos inmóviles y mide pequeños efectos gravitacionales durante un largo período. Al mantener los átomos en un lugar durante más tiempo, pudieron detectar fuerzas diminutas. Esta tecnología también podría aplicarse en el mar para estudiar el fondo oceánico.

La energía oscura fue descubierta en 1998 por dos equipos de científicos, entre ellos Saul Perlmutter de UC Berkeley y Adam Riess. Ellos determinaron que el universo se expande más rápido de lo que habían pensado. Aunque existen muchas teorías acerca de la energía oscura, aún no se comprende completamente. La energía oscura constituye aproximadamente el 70% del universo.

En 2015, Müller utilizó un interferómetro de átomos para buscar partículas camaleón. No halló variaciones en la atracción gravitatoria normal. El paso crucial fue poner cada átomo en un estado con diferentes momentos y luego medir la diferencia de fase.

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En un experimento reciente, Müller y su equipo utilizaron una red óptica para mantener a los átomos en su lugar durante más tiempo, incluso durante la pandemia de COVID-19. El investigador postdoctoral Cristian Panda aumentó el tiempo de retención a 70 segundos estabilizando el láser y ajustando la temperatura.

Panda y Müller mejoraron sus mediciones reduciendo el tiempo que mantenían 10,000 átomos de cesio en una cámara de vacío. Distribuyeron estos átomos en pequeñas nubes, lo que les permitió medir los efectos gravitacionales con mayor precisión.

Panda, profesor asistente en la Universidad de Arizona, planea crear su propio interferómetro de átomos en red. Al mismo tiempo, el equipo de Müller trabaja en un nuevo dispositivo con mejor control de vibraciones y temperaturas más bajas. Este nuevo dispositivo podría lograr resultados 100 veces mejores, lo que llevaría a un gran avance en la detección de las propiedades cuánticas de la gravedad.

La Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Naval y el Laboratorio de Propulsión a Chorro financiaron este valioso trabajo. El equipo de investigación estaba compuesto por numerosos expertos de diversas instituciones.