Avanço inovador em experimento aumenta a busca pela energia escura

São PauloFísicos da UC Berkeley realizaram o experimento mais preciso para encontrar a energia escura. Essa força faz o universo se expandir mais rapidamente. Os cientistas estão à procura de novas partículas que podem estar causando isso. Eles acreditam que essas partículas poderiam ser chamadas de camaleões ou simetronas.

A nova experiência é significativa por várias razões:

• Ela combina um interferômetro de átomos para medições precisas de gravidade com uma rede ótica.
• O interferômetro mantém os átomos em queda livre por segundos, em vez de milissegundos.
• Ela alcança uma melhoria de precisão cinco vezes maior em comparação aos métodos anteriores.

Além de buscar medições precisas da gravidade, este trabalho também explora o potencial do interferômetro atômico de rede para outras aplicações. Entre elas estão:

• Desenvolvimento de giroscópios
• Criação de acelerômetros
• Sensoriamento quântico

Cristian Panda, autor principal e pesquisador pós-doutorando, afirma que esse método pode ser utilizado no mar. Ele é capaz de mapear o fundo do oceano porque os átomos permanecem fixos no lugar.

Em 1998, cientistas começaram a pesquisar a energia escura. Duas equipes de pesquisa estudaram supernovas para medir suas distâncias. Eles descobriram que o universo estava se expandindo mais rápido do que o esperado. Essa descoberta lhes rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2011.

A energia escura continua sendo um enigma, apesar de diversas teorias:

• Energia do vácuo do espaço
• Um campo de energia chamado quintessência
• Uma quinta força mediada por uma partícula camaleão

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Em 2015, Müller adaptou um interferômetro de átomos para procurar cameleões. Ele utilizou átomos de césio em uma câmara de vácuo. Os resultados indicaram que a gravidade permaneceu normal, sem alterações.

O objetivo do novo experimento é manter os átomos estáveis por mais tempo. Durante a pandemia de COVID-19, Panda conseguiu aumentar o tempo de retenção para 70 segundos. Ele corrigiu problemas como tremores do feixe de laser e ajustou a temperatura. Essas mudanças foram relatadas na edição de junho de 2024 da Nature Physics.

Em um experimento recente, os pesquisadores aumentaram a separação dos pacotes de onda dos átomos ao reduzir o tempo de espera. Eles distribuíram cerca de 10.000 átomos de césio em grupos de 10 átomos usando uma grade óptica. Em seguida, dividiram esses pacotes de onda atômicos em superposições quânticas. Quando reuniram os pacotes de onda, obtiveram informações sobre gravidade.

Panda planeja desenvolver um novo dispositivo na Universidade do Arizona. A equipe de Müller está trabalhando em um interferômetro com controles aprimorados, que pode se tornar 100 vezes mais sensível. O objetivo é identificar aspectos quânticos da gravidade.

Este experimento pode ser muito significativo. Se der certo, será comparável ao estudo de 1972 sobre emaranhamento de fótons na UC Berkeley. Stuart Freedman e John Clauser ganharam o Prêmio Nobel por esse trabalho em 2022.

Este projeto conta com o apoio de diversas organizações, incluindo a Fundação Nacional de Ciência, o Escritório de Pesquisa Naval e o Laboratório de Propulsão a Jato. Os coautores vêm de diferentes universidades ao redor do mundo, evidenciando o esforço coletivo por trás desta pesquisa significativa.