Esperimento innovativo a UC Berkeley avanza la ricerca sull'energia oscura

RomeFisici dell'UC Berkeley hanno realizzato l'esperimento più preciso per individuare l'energia oscura. Questa forza fa espandere l'universo più velocemente. Gli scienziati stanno cercando nuove particelle che potrebbero essere la causa di questo fenomeno e ipotizzano che potrebbero chiamarsi camaleonti o simmetroni.

Il nuovo esperimento è rilevante per vari motivi:

• Combina un interferometro atomico per misure precise della gravità con un reticolo ottico.
• L'interferometro mantiene gli atomi in caduta libera per secondi anziché millisecondi.
• Raggiunge una precisione cinque volte superiore rispetto ai metodi precedenti.

Le misurazioni precise della gravità non rappresentano l'unico obiettivo di questo lavoro. L'interferometro atomico a reticolo può essere impiegato anche per:

• Costruire giroscopi
• Creare accelerometri
• Sensori quantistici

Cristian Panda, autore principale e ricercatore postdottorato, afferma che questo metodo può essere utilizzato in mare per mappare il fondale oceanico grazie al fatto che gli atomi rimangono fissi.

Nel 1998, gli scienziati iniziarono a cercare l'energia oscura. Due gruppi di ricerca studiarono le supernove per misurarne la distanza. Scoprirono che l'universo si stava espandendo più velocemente del previsto. Questa scoperta valse loro il Premio Nobel per la Fisica nel 2011.

L'energia oscura rimane un enigma nonostante le numerose teorie:

• Energia del vuoto dello spazio
• Un campo energetico chiamato quintessenza
• Una quinta forza mediata da una particella camaleontica

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Nel 2015, Müller adattò un interferometro atomico per cercare i camaleonti. Utilizzando atomi di cesio in una camera a vuoto, i risultati mostrarono una gravità normale senza variazioni.

L'obiettivo del nuovo esperimento è mantenere gli atomi stabili per un periodo più lungo. Durante la pandemia di COVID-19, Panda ha aumentato il tempo di ritenzione a 70 secondi. Ha risolto problemi come le vibrazioni del raggio laser e ha regolato la temperatura. Questi cambiamenti sono stati riportati nel numero di giugno 2024 di Nature Physics.

Nel loro recente esperimento, hanno aumentato la separazione dei pacchetti d'onda atomici riducendo il tempo di mantenimento. Hanno distribuito circa 10.000 atomi di cesio in gruppi di 10 atomi utilizzando un reticolo ottico. Successivamente, hanno diviso questi pacchetti d'onda in sovrapposizioni quantistiche. Quando hanno riunito i pacchetti d'onda, hanno ottenuto informazioni sulla gravità.

Panda intende sviluppare un nuovo dispositivo presso l'Università dell'Arizona. Il team di Müller sta realizzando un interferometro con controlli migliorati, rendendolo 100 volte più sensibile. L'obiettivo è identificare aspetti quantistici della gravità.

Questo esperimento potrebbe rivelarsi di estrema rilevanza. Se avrà successo, sarà paragonabile allo studio del 1972 sull’entanglement dei fotoni all'Università di Berkeley. Stuart Freedman e John Clauser hanno ricevuto il Premio Nobel per quel lavoro nel 2022.

Questo progetto è sostenuto da diverse organizzazioni, tra cui la National Science Foundation, l'Ufficio della Ricerca Navale e il Jet Propulsion Laboratory. Gli autori provengono da varie scuole internazionali, evidenziando il lavoro di squadra che sta alla base di questa importante ricerca.