Gli scienziati sviluppano un sistema di vuoto stampato in 3D per intrappolare la materia oscura
Un gruppo di ricercatori della School of Physics dell’Università di Nottingham ha progettato un innovativo sistema di vuoto stampato in 3D, con l’obiettivo di intrappolare la materia oscura e rilevare le pareti dei domini, un passo significativo verso la comprensione dei misteri dell’universo.
Il progetto di ricerca
Il team ha creato un sistema di vuoto che sarà utilizzato in un nuovo esperimento volto a ridurre la densità del gas. Successivamente, verranno aggiunti atomi di litio ultrafreddi per cercare di rilevare le pareti scure. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Physical Review D. La professoressa Clare Burrage, coautrice dello studio, ha spiegato: “La materia ordinaria costituisce solo una piccola parte dell’universo, circa il 5%. Il resto è composto da materia oscura e energia oscura, i cui effetti possiamo osservare sull’universo, ma la cui natura rimane sconosciuta. Un metodo per misurare la materia oscura è tramite l’introduzione di una particella chiamata campo scalare”.
L’approccio sperimentale
Gli scienziati ritengono che la materia oscura possa spiegare la massa mancante nelle galassie e che l’energia oscura possa essere responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’universo. I campi scalari, che potrebbero rappresentare la materia oscura o l’energia oscura, sono al centro di questo studio. Introducendo atomi ultrafreddi e osservando gli effetti prodotti, i ricercatori sperano di spiegare l’accelerazione dell’espansione dell’universo e il suo eventuale impatto sulla Terra.
La costruzione dei vasi 3D è basata sulla teoria che i campi scalari leggeri, con potenziali a doppio pozzo e accoppiamenti diretti della materia, subiscono transizioni di fase guidate dalla densità, portando alla formazione di pareti di dominio. La professoressa Burrage chiarisce: “Quando la densità diminuisce, si formano difetti simili a quelli che si osservano quando l’acqua si congela in ghiaccio, con molecole allineate casualmente che creano linee di faglia. Nei campi scalari, questi difetti, o muri scuri, potrebbero alterare la traiettoria delle particelle che li attraversano, confermando così la loro esistenza”.
Il sistema di vuoto stampato in 3D
Per rilevare queste pareti scure, il team ha sviluppato un vuoto specificamente progettato che verrà utilizzato in un nuovo esperimento. Questo apparato raffredderà gli atomi di litio a temperature vicine allo zero assoluto, usando fotoni laser per portarli a -273 gradi Celsius. A questa temperatura, gli atomi assumono proprietà quantistiche, permettendo un’analisi più precisa e prevedibile. Lucia Hackermueller, professoressa associata e responsabile del progetto di laboratorio, ha spiegato: “I vasi stampati in 3D che utilizziamo sono stati costruiti secondo calcoli teorici sui muri oscuri, ottenendo la forma, struttura e consistenza ideali per intrappolare la materia oscura. Per dimostrare il successo dell’esperimento, lasceremo passare una nuvola di atomi freddi attraverso i muri e osserveremo la loro deviazione”.
Prospettive future
Il team ha impiegato tre anni per costruire il sistema e prevede di ottenere risultati entro un anno. La professoressa Hackermueller ha concluso: “Indipendentemente dall’esito, sarà un passo significativo nella comprensione dell’energia oscura e della materia oscura. Questo esperimento è un esempio di come un progetto ben controllato possa misurare direttamente effetti rilevanti per l’universo, altrimenti non osservabili”.
Questa ricerca non solo potrà far luce su aspetti sconosciuti dell’universo, ma anche dimostrare l’efficacia di nuove tecnologie e metodi di indagine nel campo della fisica.
