Gli atomi in una sovrapposizione quantistica spazialmente separata sono sospesi contro la gravità terrestre, utilizzando l'onda stazionaria formata da una cavità ottica. Credito:Sarah Davis
Un team di ricercatori dell'Università della California, Berkeley, ha trovato un nuovo modo per misurare la gravità, notando le differenze negli atomi in uno stato di sovrapposizione, sospesi in aria da laser. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive la loro nuova tecnica e spiega perché credono che sarà più utile dei metodi tradizionali.
Attualmente, il modo standard per condurre esperimenti sulla gravità è far cadere gli oggetti in tubi schermati e misurarli mentre sfrecciano con gli strumenti. Oltre a dare ai ricercatori un breve assaggio delle interazioni gravitazionali, tali metodi spesso cadono preda di involontari campi magnetici vaganti. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno trovato un modo per misurare la gravità che non comporta affatto la caduta di oggetti.
Il nuovo approccio prevedeva il rilascio di una nuvola di atomi di cesio nell'aria in una piccola camera e quindi l'uso di luci lampeggianti per dividerne diversi in uno stato di sovrapposizione. Una volta diviso, i laser sono stati usati per mantenere tutti gli atomi in posizioni fisse con uno di ciascuna coppia sollevato leggermente più in alto del suo compagno. Il team ha quindi misurato la dualità delle particelle d'onda di ciascun atomo, che è colpito dalla gravità. Misurando la differenza di dualità tra gli atomi accoppiati (a causa della differenza nelle loro distanze dalla Terra), i ricercatori sono stati in grado di fornire una misurazione della gravità.
In particolare, la tecnica consentirebbe di effettuare misurazioni in intervalli di tempo più lunghi poiché gli atomi da misurare non si muoverebbero. Anche, potrebbe essere usato per misurare l'attrazione gravitazionale tra due oggetti, come l'attrazione gravitazionale su un atomo da parte di una biglia. E poiché l'apparato utilizzato per misurare tale attrazione è piccolo, sarebbe molto più facile schermare dalle interferenze di campi magnetici casuali. Potrebbe anche consentire la costruzione di dispositivi di misurazione della gravità portatili che potrebbero essere utilizzati per misurare l'attrazione gravitazionale terrestre in luoghi diversi, un modo possibile per aiutare a identificare i depositi di minerali. Facendo un passo avanti, il nuovo modo di misurare la gravità potrebbe rivelarsi utile per gli scienziati che cercano di comprendere la natura della materia oscura e di testare altre idee di fisica, come il principio di equivalenza.
La luce laser (viola) risplende nella nostra camera a vuoto ultraelevato per raffreddare gli atomi al laser a meno di mezzo milionesimo di grado sopra lo zero assoluto. Una coppia di specchi montati all'interno della camera a vuoto esaltano lampi di luce che scalciano, sospendere, e interferire con gli atomi. Attestazione:Victoria Xu
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