Una scoperta scientifica spesso richiede una tecnologia all’avanguardia, ma a volte la risposta sta nel guardare indietro. I ricercatori propongono di far rivivere un esperimento progettato dallo scienziato britannico Henry Cavendish nel 1773 per andare alla ricerca di uno dei misteri più sfuggenti dell’universo: la materia oscura.
Mentre Cavendish originariamente intendeva studiare l’elettromagnetismo utilizzando gusci metallici annidati, i fisici moderni dell’Università di Stanford e dell’Università del Delaware ritengono che questa configurazione secolare potrebbe essere la chiave per rilevare particelle millicariche (mCP). Queste ipotetiche particelle sono forti candidati per la materia oscura, una sostanza che costituisce circa l’85% della materia nell’universo ma rimane invisibile ai tradizionali metodi di rilevamento.
La scienza dietro la ricerca
La materia oscura non interagisce con la luce, rendendo impossibile la visione diretta. Tuttavia, esercita un’influenza gravitazionale sulla materia visibile. Una delle principali teorie suggerisce che la materia oscura potrebbe essere costituita da particelle con cariche elettriche estremamente piccole, molto più piccole di quelle di elettroni o protoni. Queste sono le particelle millicaricate.
Poiché gli mCP trasportano una carica, interagiscono con i campi elettromagnetici. Questa proprietà li rende obiettivi ideali per il progetto originale di Cavendish, che misurava il potenziale elettrico tra due gusci metallici annidati. La versione moderna proposta replicherebbe questa struttura:
- La configurazione : un grande guscio metallico esterno è collegato a una fonte di tensione, mentre un guscio interno rimane isolato.
- L’accumulatore : un dispositivo agisce come un “aspirapolvere”, attirando le particelle cariche dall’aria circostante nella camera sperimentale.
- Il rilevamento : Se gli mCP sono presenti, le loro minuscole cariche creerebbero una differenza di voltaggio misurabile tra il guscio interno e quello esterno.
“La proprietà di essere accusati li rende un buon abbinamento per la struttura secolare di Cavendish”, spiega Peter Graham della Stanford University.
Perché è importante: semplicità e sensibilità
In un campo dominato da acceleratori di particelle da miliardi di dollari e massicci rilevatori sotterranei, il fascino di questa proposta risiede nella sua efficienza e convenienza.
- Economico : il costo stimato è inferiore a 1 milione di dollari, circa un millesimo del costo operativo annuale di un acceleratore di particelle.
- Alta sensibilità : i calcoli suggeriscono che questo metodo potrebbe essere da 100 a 10.000 volte più sensibile rispetto ai metodi precedenti per il rilevamento degli mCP.
- Velocità : a differenza dei progetti infrastrutturali su larga scala che richiedono decenni, questo esperimento potrebbe essere realizzato e reso operativo entro due o tre anni.
Kevin Kelly della Texas A&M University osserva che le stime dei ricercatori potrebbero addirittura essere prudenti. Se accurato, questo approccio potrebbe rilevare particelle con cariche precedentemente ritenute troppo piccole per essere misurate, aprendo una nuova finestra sulla composizione del cosmo.
Una nuova era per la ricerca sulla materia oscura
La comunità scientifica se ne sta accorgendo. Christopher Hill della Ohio State University riconosce che questa tecnica potrebbe superare i metodi attuali sia in termini di sensibilità che di velocità. “Sarebbe un grande passo avanti per comprendere di cosa è fatto gran parte dell’universo e come funziona”, afferma Hill, sottolineando che sta valutando la possibilità di costruire un esperimento simile con il suo team.
In caso di successo, le implicazioni vanno oltre il semplice rilevamento. Il dispositivo potrebbe potenzialmente catturare e immagazzinare particelle millicariche, consentendo agli scienziati di studiarle in dettaglio. Come afferma ironicamente Harikrishnan Ramani dell’Università del Delaware: “Potresti immagazzinare e regalare alle persone particelle millicariche”.
Conclusione
Colmando il divario tra la fisica del XVIII secolo e la cosmologia del XXI secolo, questo esperimento proposto offre un percorso semplificato ed economico per risolvere potenzialmente uno dei più grandi enigmi della fisica. Dimostra che a volte gli strumenti più potenti per esplorare l’ignoto non sono i più nuovi, ma i più intelligenti.
