Um dos maiores problemas da física moderna é conciliar a enorme diferença entre a energia transportada pelas flutuações aleatórias no vácuo do espaço e a energia escura que impulsiona a expansão do universo.



Através de uma nova pesquisa publicada no The European Physical Journal Plus , investigadores liderados por Enrico Calloni da Universidade de Nápoles Federico II, Itália, revelaram um protótipo de um instrumento de equilíbrio de feixe ultrapreciso, que esperam poder ser usado para medir a interação entre estas flutuações de vácuo e campos gravitacionais. Com algumas melhorias adicionais, o instrumento poderá eventualmente permitir aos investigadores lançar nova luz sobre as origens enigmáticas da energia escura.

Dentro do vácuo, as ondas eletromagnéticas emergem e desaparecem constantemente através de flutuações aleatórias, de modo que, mesmo que o espaço não contenha matéria, ele ainda carrega uma certa quantidade de energia. Através de sua pesquisa, a equipe de Calloni teve como objetivo medir a influência dessas flutuações usando uma balança de viga de última geração.

Projetado para operar em temperaturas de 90K (-183°C), o instrumento da equipe carrega uma pequena amostra de um supercondutor de alta temperatura em uma extremidade do feixe, inicialmente equilibrado por contrapesos na outra extremidade. Através de efeitos quânticos desencadeados pela sua interação com flutuações aleatórias do vácuo, a equipe previu que esta amostra deveria sofrer minúsculas mudanças de peso.

Essas mudanças, por sua vez, poderiam ser detectadas usando interferometria. Isso envolveria a comparação das distâncias percorridas por ambas as partes de um feixe de luz dividido à medida que elas retornam de cada extremidade do feixe – criadas devido à nova diferença de peso entre a amostra do supercondutor e o contrapeso.

O estudo da equipe detalha os testes iniciais de um protótipo para o equilíbrio do feixe em um laboratório na Sardenha, que apresenta níveis extremamente baixos de ruído sísmico. Com base nos seus primeiros resultados, Calloni e colegas estão agora confiantes de que, quando concluído, a sua experiência final será suficientemente sensível para captar a interação entre as flutuações do vácuo e os campos gravitacionais.

Mais informações: Annalisa Allocca et al, Balanço de feixe com limite de ruído térmico como protótipo do experimento de peso de vácuo de Arquimedes e pesquisa de fótons escuros BL, The European Physical Journal Plus (2024). DOI:10.1140/epjp/s13360-024-04920-x
Fornecido por SciencePOD