Materia oscura forse rilevabile da accelerometri in laboratorio

Scienziati ed astronomi in tutto il mondo stanno cercando di comprendere, con metodi a volte anche molto diversi, la natura della materia oscura, qualcosa che da solo rappresenta una buona percentuale di tutto ciò che c’è nell’universo. Il ricercatore Swati Singh dell’Università del Delaware si sta impegnando proprio in questo compito con l’aiuto dello studente Jack Manley e di altri collaboratori dell’Università dell’Arizona e dell’Haverford College.

Il ricercatore, insieme ai colleghi, sta però usando una tecnica che potrebbe apparire di primo acchito strana, soprattutto se paragonata a quelle che utilizzano, per esempio, gli astronomi per rilevare la materia oscura eseguendo osservazioni complicatissime anche di aree del cosmo molto distanti. Il ricercatore sta infatti utilizzando dei “semplici” sensori da laboratorio composti da accelerometri optomeccanici.
Con questi dispositivi spera di poter rilevare e amplificare quella che è a tutti gli effetti una debolissima forza oscillante nella materia normale, una forza che fa muovere le particelle avanti e indietro. Questa forza oscillante potrebbe essere infatti provocata dalla materia oscura qualora questa sia composta da fotoni oscuri.

Qualora la materia oscura fosse davvero fatta da fotoni oscuri, però, essa eserciterebbe questa forza, provocante poi la debole oscillazione nella normale materia, praticamente ovunque e su tutto ed è proprio questo è difficile misurare l’oscillazione stessa.
Secondo Manley forse è possibile rilevarla cercando di captare la forza impressa dalla materia oscura su due materiali diversi. Usando due oggetti fatti da materiali diversi, infatti, la quantità di forza vibrante impressa su di essi dalla materia oscura sarà leggermente diversa e quindi questa differenza potrebbe essere rilevata da un accelerometro optomeccanico.

Quest’ultimo è una sorta di “diapason” in miniatura: con le sue piccole vibrazioni risulta molto sensibile a qualunque perturbazione ambientale. I ricercatori stanno già eseguendo diversi esperimenti facendo rimbalzare la luce tra due superfici diverse, una fatta in nitruro di silicio e una fatta di uno specchio fisso di berillio. Misurando questa luce riflessa si potrebbero captare i fotoni oscuri in quanto si tratta di due superfici che hanno proprietà diverse in termini di riflessione della luce.

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Note e approfondimenti

  1. Dark matter detection | UDaily (IA)
  2. Phys. Rev. Lett. 126, 061301 (2021) – Searching for Vector Dark Matter with an Optomechanical Accelerometer (IA) (DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.061301)

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