Ricerca: “microspie” per lo spaziotempo, per svelarne la “granulosità”

L’esperimento ha alla base micro-oscillatori meccanici molto raffinati, costruiti con micro-litografia su wafer di silicio

Un modo completamente nuovo di sondare lo spaziotempo, ovvero la struttura quadridimensionale dell’universo, che punta a indagare eventuali anomalie quantistiche. In pratica il passaggio da uno spaziotempo continuo a uno ‘discreto’. E’ questo che si prefigge una ricerca dell’Infn, relativa al progetto Humor al quale hanno partecipato anche alcuni ricercatori trentini. I risultati, pubblicati ieri sulla rivista internazionale Nature Communications, pongono un nuovo limite superiore all’esplorazione dello spaziotempo a livelli microscopici. La misura di altissima precisione e’ stata possibile grazie all’utilizzo di “microspie” sensibilissime, in grado di ascoltare il flebile rumore delle fluttuazioni dello spaziotempo. Questi strumenti non hanno ancora osservato una “granulosita'” dello spaziotempo, ma sono riusciti a porre nuovi limiti e ora molti scienziati sono al lavoro per migliorare la strumentazione e spingersi a scale sempre piu’ piccole. L’esperimento ha alla base micro-oscillatori meccanici molto raffinati, costruiti con micro-litografia su wafer di silicio (tecniche simili a quelle che vengono usate per costruire i processori dei computer). La prossima sfida e’ raffreddare ulteriormente un oscillatore, fino a meno di un millesimo di grado dallo zero assoluto, sfruttando la luce del laser. A questa temperatura il comportamento dell’oscillatore e’ marcatamente quantistico (ovvero, mostra caratteristiche non spiegabili con la fisica classica, come l’impossibilita’ di essere completamente localizzato). Sara’ possibile quindi evidenziare in maniera piu’ diretta eventuali anomalie riconducibili a effetti di gravita’ quantistica. La principale questione aperta della fisica e’ infatti conciliare le due teorie fisiche di maggior successo, la relativita’ generale di Einstein e la meccanica quantistica, che funzionano perfettamente, ma entro ambiti completamente diversi. Un aspetto comune di queste teorie e’ che lo spaziotempo cambi natura, diventi “granuloso” (e non continuo), su lunghezze estremamente piccole, detta scala di Planck (ovvero miliardi di miliardi di volte piu’ piccole di un nucleo atomico). Le strade piu’ comuni per realizzare il “microscopio” in grado di vedere su queste scale ultra-piccole sono scontrare particelle a energie sempre piu’ elevate, come si fa al Cern di Ginevra, oppure osservare con sonde e telescopi fenomeni astrofisici ad alta energia. Humor ha invece ideato e realizzato un modo completamente nuovo di sondare lo spaziotempo a dimensioni estremamente piccole: grazie all’utilizzo di “microspie” sensibilissime, in grado di ascoltare il flebile rumore delle fluttuazioni dello spaziotempo. Humor (Heisenberg Uncertainty Measured with Opto-mechanical Resonators) e’ frutto di una collaborazione tra Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (Lens), le Universita’ di Firenze, Trento e Camerino e la Fondazione Bruno Kessler (Fbk).