Experimento de alta tecnologia desvenda mistérios da energia escura com ultraprecisão

São PauloFísicos da Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveram um experimento altamente preciso para investigar a energia escura. Descoberta há 26 anos, a energia escura faz com que o universo se expanda cada vez mais rápido. O objetivo deste experimento é identificar quaisquer desvios em relação à atual teoria da gravidade. Aqui estão alguns detalhes importantes:

• Utiliza interferômetro de átomos para medições precisas de gravidade
• Combina com uma rede óptica para segurar átomos por mais tempo
• Supera medições anteriores em cinco vezes
• Experimento pode imobilizar átomos por até 70 segundos

O físico Holger Müller e sua equipe estudaram a gravidade em uma escala muito pequena usando seus equipamentos. Eles descobriram que a gravidade se comportava exatamente como previsto pela teoria de Isaac Newton. No entanto, a melhoria na precisão de seus instrumentos pode um dia ajudar a confirmar ou refutar a existência de uma possível quinta força, que poderia estar relacionada a partículas conhecidas como camaleões ou simetronos.

A equipe utilizou um método chamado interferômetro de átomos em grade. Este método mantém os átomos imóveis e mede pequenos efeitos gravitacionais ao longo do tempo. Mantendo os átomos no mesmo lugar por mais tempo, foi possível detectar forças diminutas. Esta tecnologia também pode ser usada no mar para estudar o fundo do oceano.

A energia escura foi descoberta em 1998 por duas equipes de cientistas, incluindo Saul Perlmutter da UC Berkeley e Adam Riess. Eles descobriram que o universo está se expandindo mais rapidamente do que se pensava. Embora existam muitas teorias sobre a energia escura, ela ainda não é bem compreendida. A energia escura constitui cerca de 70% do universo.

Em 2015, Müller utilizou um interferômetro de átomos na busca por partículas camaleão. Ele não encontrou alterações na atração gravitacional normal. O passo crucial foi colocar cada átomo em um estado com diferentes momentos e então medir a diferença de fase.

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Em um experimento recente, Müller e sua equipe usaram uma rede óptica para manter átomos estáveis por mais tempo, mesmo durante a pandemia de COVID-19. O pós-doutorando Cristian Panda aumentou o tempo de retenção para 70 segundos ao estabilizar o laser e ajustar a temperatura.

Panda e Müller aprimoraram suas medições ao reduzir o tempo de retenção de 10.000 átomos de césio em uma câmara de vácuo. Eles dispersaram esses átomos em pequenas nuvens, o que possibilitou uma medição mais precisa dos efeitos gravitacionais.

Panda, um professor assistente da Universidade do Arizona, está planejando criar seu próprio interferômetro de átomos em rede. Paralelamente, a equipe de Müller trabalha em um novo dispositivo com melhor controle de vibrações e temperaturas mais baixas. Esse dispositivo pode alcançar resultados 100 vezes superiores, levando a grandes avanços na detecção das propriedades quânticas da gravidade.

A Fundação Nacional de Ciência, o Escritório de Pesquisa Naval e o Laboratório de Propulsão a Jato financiaram este trabalho importante. A equipe de pesquisa era composta por muitos especialistas de diversas instituições.