I gravitoni, le particelle che si ritiene trasportano la gravità, non sono mai state viste nello spazio, ma qualcosa di molto simile è stato rilevato in un semiconduttore
Da decenni i fisici cercano i gravitoni, le ipotetiche particelle che si ritiene trasportino la gravità. Sino ad oggi i gravitoni non sono mai stati rilevati nello spazio, ma particelle simili sono state ora osservate in un semiconduttore. Usarli per comprendere il comportamento dei gravitoni potrebbe aiutare a unire la teoria generale della relatività e la meccanica quantistica, che sono state a lungo in disaccordo. Lo studio che ha dato il via a tutto questo risale al lontano 1993 afferma Loren Pfeiffer dell’Università di Princeton che ha scritto un articolo scientifico con diversi colleghi tra cui Aron Pinczuk, morto nel 2022 prima che potessero trovare tracce delle sfuggenti particelle.
Gli studenti e i collaboratori di Pinczuk, compreso Pfeiffer, hanno completato l’esperimento di cui i due iniziarono a discutere 30 anni fa. Si sono concentrati sugli elettroni all’interno di un pezzo piatto del semiconduttore arseniuro di gallio, che hanno posizionato in un potente frigorifero ed esposto a un forte campo magnetico. In queste condizioni, gli effetti quantistici fanno sì che gli elettroni si comportino in modo strano: interagiscono fortemente tra loro e formano un insolito liquido incomprimibile.
Comportamenti simili a gravitoni
Questo liquido non è calmo ma presenta moti collettivi in cui tutti gli elettroni si muovono di concerto, il che può dare origine ad eccitazioni di tipo particellare. Per esaminare quelle eccitazioni, il team ha puntato un laser attentamente sintonizzato sul semiconduttore e ha analizzato la luce che si diffondeva da esso. Ciò ha rivelato che l’eccitazione aveva una sorta di rotazione quantistica che è stata teorizzata solo nei gravitoni. Sebbene questo non sia un gravitone di per sé, è la cosa più vicina che abbiamo visto.
Ziyu Liu della Columbia University di New York, che ha lavorato all’esperimento, afferma che lui e i suoi colleghi sapevano che nel loro semiconduttore potevano esistere eccitazioni simili a quelle gravitoniche, ma ci sono voluti anni per rendere l’esperimento abbastanza preciso da rilevarle. “Dal punto di vista teorico la storia era abbastanza completa, ma negli esperimenti non ne eravamo davvero sicuri”.
L’esperimento non è proprio un analogo allo spazio-tempo: gli elettroni sono confinati in uno spazio piatto e bidimensionale e si muovono più lentamente degli oggetti governati dalla teoria della relatività. Ma è “estremamente importante” e collega diversi rami della fisica, come la fisica dei materiali e le teorie della gravità, in un modo precedentemente sottovalutato.
Tuttavia gli scienziati mettono in guardia sull’idea di equiparare la nuova scoperta al rilevamento di gravitoni nello spazio. I due sono sufficientemente equivalenti affinché i sistemi elettronici come quelli del nuovo esperimento diventino terreni di prova per alcune teorie della gravità quantistica e sugli stati esotici degli elettroni, ma non per ogni singolo fenomeno quantistico che accade nello spazio-tempo su scala cosmica.
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Fonte: New Scientist, Nature
