Prima di procedere
Gli scienziati dell'Università di Rice hanno sviluppato un avanguardistico sensore capace di rilevare oscillazioni quantistiche provocate dalla teorizzata materia oscura ultraleggera mentre attraversa la Terra. Nonostante la materia oscura sia considerata una delle componenti maggiori dell'Universo, rimane elusiva e ricca di misteri. Alcuni paradigmi teorici suggeriscono che varianti ultraleggere di tale materia potrebbero generare onde continue, capaci di influire su rilevatori altamente sensibili attraverso forze ritmiche. Il gruppo di ricerca, dietro questa innovazione basata su levitazione magnetica, riferisce che i test iniziali non hanno individuato tale materia, ma hanno permesso di definire nuovi confini per ricerche future. Come afferma Christopher Tunnell, fisico e ricercatore della Rice University, "il nostro approccio inaugura una nuova era nella ricerca della materia oscura."
Nel progetto, Tunnell ha collaborato con Dorian Amaral, l'autore principale, oltre a Dennis Uyttenbroeck e Tjerk Oosterkamp dell'Università di Leida. Insieme, hanno creato un sensore capace di individuare movimenti inferiori al diametro di un atomo di idrogeno. L'iter ha visto la disposizione di un minuscolo magnete al neodimio all'interno di una camera superconduttiva, raffreddata quasi fino allo zero assoluto. Secondo Tunnell, la levitazione magnetica permette al magnete di rimanere sospeso senza attrito, consentendogli di muoversi al minimo stimolo esterno.
Le osservazioni successive si sono focalizzate su particelle sospese, cercando di rilevare forze ritmiche attribuite alla materia oscura ultraleggera. L'obiettivo era captare interazioni vincolate a numeri barionici e leptonici, permanenti secondo il modello teorico B−L della fisica delle particelle. Tuttavia, il sensore non ha registrato segnali attesi da tali interazioni. Tunnell ha dichiarato che gli esperimenti hanno ristretto la gamma delle interazioni esplorate attorno a una frequenza di circa 26,7 Hz, consentendo di affinare i parametri di indagine per il futuro.
"Ogni fallimento nel rilevare materia oscura ci aiuta a tracciare con maggiore precisione la nostra mappa di ricerca," ha sottolineato Tunnell. "È come cercare una chiave smarrita in una casa: l'assenza in un punto specifico ci indica di cercare altrove." In previsione dei prossimi esperimenti, sarà messa a prova una versione avanzata dell'apparato, soprannominata scherzosamente "Polonaise", ispirata da un ballo commemorativo di un incontro durante una protesta climatica che fece emergere la possibile fattibilità di queste misurazioni.
La nuova installazione impiegherà magneti più pesanti e una levitazione più stabile, coprendo un ampio spettro di frequenze, per esplorare terre teoriche finora inaccessibili della materia oscura. "La nostra futura configurazione non solo ascolterà attentamente, ma si sintonizzerà per captare segnali cui nemmeno avevamo pensato," ha spiegato Tunnell.
Oltre a restringere i parametri per l'identificazione della materia oscura ultraleggera, il team sottolinea che l'uso della levitazione magnetica per individuare forze paragonabili al peso di un virus apre nuovi orizzonti nella comprensione delle deboli interazioni a lungo raggio. Amaral, che ha precedentemente collaborato con Mustafa Amin, professore associato di fisica e astronomia, per il supporto teorico di questo approccio, spiega: "Non stiamo solo testando una teoria: stiamo posando le basi per una nuova classe di misurazioni". Conclude ribadendo che "la levitazione magnetica ci offre uno strumento completamente nuovo per cercare risposte alle domande fondamentali dell'Universo."
