Qual è il problema più grande della relatività e come sta per essere risolto

I fisici ritengono che la forza di gravità possa essere alla base delle difficoltà nell’osservare il comportamento quantistico in oggetti di grandi dimensioni; questo costituisce uno dei maggiori problemi posti dallo studio della relatività. Per verificarlo basterebbe un esperimento per dimostrare che lo stato quantistico di un oggetto è sufficientemente massiccio da misurare l’effetto della gravità su di esso, e gli scienziati hanno trovato lo strumento perfetto per questo: LIGO, l’osservatorio delle onde gravitazionali con interferometro To be.

Infatti, nei loro esperimenti più recenti, gli autori di un articolo pubblicato sulla rivista Science hanno scoperto che LIGO può effettivamente aiutare a comprendere gli stati quantistici di oggetti di dimensioni umane. Cioè, lo studio di questi aspetti non dovrebbe essere limitato solo alle particelle subatomiche.

Uno dei grandi problemi della relatività

Tipicamente, i resoconti di fenomeni quantistici coinvolgono minuscole particelle che sono, di fatto, impercettibili all’occhio umano. Questo ci permette di capire cosa succede al di là di ciò che possiamo vedere ad occhio nudo, il che ha significato progressi significativi nell’arduo processo di comprensione del nostro universo.

Su piccola scala, possiamo osservare fenomeni affascinanti, come l’entanglement quantistico, dove particelle separate rispondono insieme agli stimoli che ricevono, per esempio. Ma guardarlo su una scala più umana in termini di dimensioni è ancora una grande sfida, in parte, a causa delle condizioni termiche. “Il movimento di un oggetto meccanico, anche di dimensioni umane, deve essere governato dalle regole della meccanica quantistica“, scrivono gli autori nel loro rapporto. “Tuttavia, convincerli ad entrare in uno stato quantico è difficile“.

La cosa buona è che il problema dell’ambiente termico sembra avere una soluzione abbassando le temperature. Qui è valido ricordare che la progettazione dei computer quantistici richiede condizioni di sottoraffreddamento.

LIGO, un osservatorio “cieco”

Ma prima di spiegare i problemi di relatività esplorati in questi esperimenti, è necessario parlare un po’ di LIGO. Per fare ciò, partiamo da altre strutture più convenzionali. Quando non vediamo bene, tendiamo a posizionarci in un’area con luce per cercare di visualizzare meglio ciò che ci interessa. Sulla base di qualcosa di simile, gli scienziati hanno costruito i soliti osservatori astronomici.

Tuttavia, gli scienziati si riferiscono a LIGO come a un osservatorio “cieco”, a differenza di altri che raccolgono la luce delle stelle con le loro enormi lenti. In poche parole, è un osservatorio che non ha bisogno di luce per funzionare. LIGO è in realtà diviso in due parti separate: una nello stato di Washington e una in Louisana; ognuno di loro ha uno strumento altamente sensibile chiamato interferometro di Michelson.

I ricercatori hanno utilizzato questo strumento per cercare di risolvere questo grande problema della relatività. Nel loro articolo, riferiscono di aver raffreddato un oscillatore meccanico da 10 chilogrammi all’interno di LIGO, dalla temperatura ambiente a 77 nanokelvin (circa -459 gradi Fahrenheit).

La massa dell’oscillatore è 13 volte maggiore di qualsiasi oggetto precedente che si è raffreddato a questo livello, rendendo l’esperimento un successo. Questa è la massa più grande mai raffreddata nei test di relatività, e aver avuto successo apre la possibilità di creare stati strani e nuovi della materia ed esplorare altri fenomeni quantistici macroscopici. Inoltre, gli scienziati incaricati sottolineano che questo potrebbe essere un punto di spinta per migliorare la sensibilità dell’osservatorio LIGO.