Dalla NASA un dispositivo per rilevare le onde gravitazionali

Le onde gravitazionali sono l'elemento più importante della fisica, previste da Albert Einstein nel 1916 come parte della sua teoria generale della relatività, queste onde potrebbero aiutare gli scienziati a risolvere molti misteri sull'origine dell'universo solo se potessero rilevarle. I ricercatori della Stanford University e della NASA stanno mettendo a punto una nuova tecnica di interferometria atomica che potrebbe essere abbastanza sensibile per registrare le onde gravitazionali per la prima volta.

Le onde gravitazionali sono increspature nello spazio-tempo causate da eventi catastrofici come collisione fra stelle super massicce o dal Big Bang. Se potessero essere studiate, queste onde potrebbe fornire agli scienziati un tesoro di informazioni su tutto, dai buchi neri fino ad essere in grado di vedere nei primissimi istanti del Big Bang.

Il problema per gli scienziati è che queste onde sono molto deboli e comportano effetti rilevabili solo a grandezze sub atomiche. Ciò che i ricercatori stanno cercando di fare è quello di sviluppare un interferometro che utilizza gli atomi al posto della luce per produrre un rilevatore ultrasensibile.

Un interferometro è un dispositivo in grado di rilevare variazioni molto piccole con grande precisione e di solito utilizzano la luce, onde radio o i raggi X. Il principio del funzionamento di base consiste in un raggio di luce che viene fatto passare attraverso un divisore di fascio che lo divide in due fasci di luce distinti. Un fascio viaggia lungo il percorso originale e l'altro viene espulso ad angolo retto. Questi raggi vengono fatti rimbalzare da specchi e rispediti alla fonte per poi essere diretti in un rivelatore. Le onde che compongono i due raggi interferiscono tra loro per formare un pattern che viene analizzato.

Nel caso dell'interferometria atomica, il team di ricercatori sta sfruttando una stranezza della meccanica quantistica che afferma che se un atomo viene raffreddato a quasi allo zero assoluto quest'ultimo assume le proprietà di un'onda. Secondo Mark Kasevich, un professore alla Stanford University e membro del team, "Gli atomi hanno la possibilità di essere in due posti contemporaneamente, che rende il processo analogo all'interferometria con la luce".

Quello che il team sta cercando di fare è inserire una nuvola di atomi di rubidio neutri all'interno di una torre di caduta alta 10 metri. Mentre questi atomi cadono, saranno colpiti con un laser che avrà il compito di raffreddarli, a causa delle peculiarità della meccanica quantistica, gli atomi di rubidio agiranno come un interferometro di luce rovesciato, con i laser che funge da rivelatore, divisore di fascio e da specchi, mentre gli atomi emettono "onde di materia" a causa di una "sovrapposizione di stati".

Il risultato di tutto ciò è un interferometro in grado di rilevare un cambiamento dell'ordine di un picometro, che corrisponde ad un millesimo di miliardesimo di metro. Il team spera che questo dispositivo non solo sarà abbastanza sensibile per rilevare le onde gravitazionali, ma che sarà utilizzato anche per una tecnologia di navigazione per aerei ultra-precisa, sottomarini e sonde che esplorano lo spazio.

Fonte: NASA