Uno de los mayores problemas de la física moderna es conciliar la enorme diferencia entre la energía transportada por fluctuaciones aleatorias en el vacío del espacio y la energía oscura que impulsa la expansión del universo.

A través de una nueva investigación publicada en The European Physical Journal Plus , investigadores dirigidos por Enrico Calloni de la Universidad Federico II de Nápoles, Italia, han presentado un prototipo de instrumento de equilibrio de haz ultrapreciso, que esperan pueda utilizarse para medir la interacción entre estas fluctuaciones del vacío y los campos gravitacionales. Con algunas mejoras adicionales, el instrumento podría eventualmente permitir a los investigadores arrojar nueva luz sobre los enigmáticos orígenes de la energía oscura.

Dentro del vacío, las ondas electromagnéticas emergen y desaparecen constantemente mediante fluctuaciones aleatorias, de modo que, aunque el espacio no contenga materia, sí transporta una cierta cantidad de energía. A través de su investigación, el equipo de Calloni se propuso medir la influencia de estas fluctuaciones utilizando una balanza de rayos de última generación.

Diseñado para funcionar a temperaturas de 90K (-183°C), el instrumento del equipo lleva una pequeña muestra de un superconductor de alta temperatura en un extremo del haz, inicialmente equilibrado por contrapesos en el otro extremo. A través de efectos cuánticos desencadenados por su interacción con fluctuaciones aleatorias del vacío, el equipo predijo que esta muestra debería sufrir cambios minúsculos de peso.

Estos cambios, a su vez, podrían detectarse mediante interferometría. Esto implicaría comparar las distancias recorridas por ambas partes de un haz de luz dividido a medida que rebotan en cada extremo del haz, creado debido a la nueva diferencia de peso entre la muestra superconductora y el contrapeso.

El estudio del equipo detalla las pruebas iniciales de un prototipo de equilibrio de haz en un laboratorio de Cerdeña, que experimenta niveles extremadamente bajos de ruido sísmico. Basándose en sus primeros resultados, Calloni y sus colegas ahora confían en que, cuando esté completo, su experimento final será lo suficientemente sensible como para captar la interacción entre las fluctuaciones del vacío y los campos gravitacionales.

Más información: Annalisa Allocca et al, Equilibrio de haz limitado por ruido térmico como prototipo del experimento de peso en vacío de Arquímedes y búsqueda de fotones oscuros B-L, The European Physical Journal Plus (2024). DOI:10.1140/epjp/s13360-024-04920-x

Proporcionado por SciencePOD