Torniamo su a un grande mistero della scienza del ‘900, la costruzione della “più bella delle teorie”, capace di mettere insieme le principali leggi della fisica. Gli scienziati cercano di unire due teorie importanti: la relatività generale di Albert Einstein, che spiega la gravità, e la meccanica quantistica di Werner Karl Heisenberg, che studia le particelle più piccole. Non è facile, perché le due teorie sembrano contrastarsi. Recentemente, un fisico di nome Jonathan Oppenheim ha proposto una nuova teoria chiamata “teoria postquantistica della gravità classica” che suggerisce di modificare la teoria quantistica anziché la gravità. Questo approccio alternativo potrebbe aiutare a risolvere il problema della incompatibilità matematica tra le due teorie. Ma proprio in queste ore sembra essere arrivata una conferma importante a riguardo della teoria della gravità quantistica che proprio per la sua fragilità sembrava essere finita in un cassetto. Infatti, è stato scoperto come misurare la gravità a livello quantistico. La dimostrazione in un esperimento condotto dai fisici dell’Università di Southampton, in collaborazione con scienziati europei, pubblicato sulla rivista Science Advances.
Gli esperti non hanno mai compreso appieno come la forza scoperta da Isaac Newton funzioni nel minuscolo mondo quantistico. Persino Einstein rimase perplesso di fronte alla gravità quantistica e, nella sua teoria della relatività generale, disse che non esisteva un esperimento realistico che potesse mostrare una versione quantistica della gravità. Ma, ora i fisici, grazie ad una nuova tecnica, hanno rilevato con successo una debole attrazione gravitazionale su una minuscola particella. Secondo gli scienziati, ciò potrebbe aprire la strada alla scoperta dell’elusiva teoria della gravità quantistica. I ricercatori hanno utilizzato magneti levitanti per rilevare la gravità su particelle microscopiche, abbastanza piccole da sconfinare nel regno quantistico. “I risultati potrebbero aiutare gli esperti a trovare il pezzo di puzzle mancante nel nostro quadro della realtà”, ha detto Tim Fuchs, dell’Università di Southampton e autore principale dell’articolo che descrive l’esperimento. “Per un secolo, gli scienziati hanno cercato e fallito nel capire come la gravità e la meccanica quantistica funzionassero insieme, ha notato ancora Fuchs. “Ora che abbiamo misurato con successo i segnali gravitazionali alla massa più piccola mai registrata, siamo un passo più vicini a capire finalmente come funzionano in tandem”, ha aggiunto lo scienziato. “Da qui inizieremo a scalare la sorgente verso il basso utilizzando questa tecnica fino a raggiungere il mondo quantistico su entrambi i lati – ha concluso Fuchs -. Comprendendo la gravità quantistica, potremmo risolvere alcuni dei misteri del nostro universo, come la sua origine, ciò che accade all’interno dei buchi neri o l’unione di tutte le forze in un’unica grande teoria”. Le scienze non hanno ancora compreso completamente le regole del mondo quantistico, ma si pensa che le particelle e le forze su scala microscopica interagiscano in modo diverso rispetto agli oggetti di dimensioni normali.
I ricercatori di Southampton, insieme agli scienziati dell’Università di Leiden nei Paesi Bassi e dell’Istituto per la fotonica e le nanotecnologie in Italia, hanno condotto un esperimento finanziato dalla sovvenzione Horizon Europe EIC Pathfinder dell’UE. Utilizzando dispositivi superconduttori chiamati trappole, campi magnetici, rivelatori sensibili e isolamento avanzato dalle vibrazioni, hanno misurato una debole forza di attrazione su una minuscola particella facendola levitare a temperature di congelamento estremo. Hendrik Ulbricht, professore di fisica all’Università di Southampton, ha indicato che i risultati aprono la strada a futuri esperimenti su oggetti ancora più piccoli, spingendo i confini della scienza per nuove scoperte sulla gravità e il mondo quantistico. Ulbricht prevede che la nuova tecnica utilizzata potrebbe essere la chiave per misurare la gravità quantistica, svelando misteri e aiutando a rivelare altri segreti sulla struttura stessa dell’universo, dalle particelle più piccole alle strutture cosmiche più grandiose.
Andrea Quattrone
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