Un team di ricercatori affiliato a diverse istituzioni in Israele ha utilizzato un rivelatore quantistico Floquet per vincolare la materia oscura simile a un assione, sperando di ridurre lo spazio dei suoi parametri. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Science Advances, il gruppo descrive il loro approccio per vincolare la particella teorica di materia oscura come mezzo per saperne di più sulle sue proprietà.
La materia oscura rimane un mistero
Nonostante diversi anni di sforzi da parte dei fisici di tutto il mondo, la materia oscura rimane un mistero. La maggior parte dei fisici concorda sul fatto che esista, ma finora nessuno è stato in grado di dimostrarlo. Una teoria promettente che coinvolge l’esistenza di particelle massicce interagenti ha iniziato a perdere la sua lucentezza e alcuni team stanno cercando qualcos’altro.
In questo nuovo sforzo, i ricercatori cercano assioni o particelle simili ad assioni. È stato teorizzato che tali particelle di materia oscura siano a rotazione zero e in grado di possedere un numero qualsiasi di combinazioni di massa e forza di interazione. Il team ha cercato di limitare le caratteristiche delle particelle simili ad assioni per ridurre il numero di possibilità della loro esistenza e quindi aumentare le possibilità di dimostrarne l’esistenza.
I ricercatori hanno utilizzato una cella di vetro schermata riempita con atomi di rubidio-85 e xeno-129. Hanno sparato due laser sulla cellula, uno per polarizzare lo spin elettronico degli atomi di rubidio e lo spin nucleare dello xeno, e l’altro per misurare i cambiamenti di spin. L’esperimento si basava sull’idea che il campo oscillante degli assioni avrebbe avuto un impatto sulla rotazione dello xeno quando si trovavano in prossimità. I ricercatori hanno quindi applicato un campo magnetico alla cellula come mezzo per bloccare la rotazione dello xeno all’interno di un ristretto intervallo di frequenze, consentendo loro di scansionare le possibili frequenze di oscillazione che corrispondono all’intervallo delle particelle simili a assioni.
In questo scenario, si teorizza che il campo di Floquet abbia una frequenza approssimativamente uguale alla differenza tra la risonanza magnetica nucleare(NMR) e la risonanza paramagnetica degli elettroni, e il loro esperimento colma questa lacuna.
I ricercatori hanno effettuato il loro esperimento 3.000 volte in cinque mesi, aggiungendo ogni volta al campo NMR. Non hanno trovato alcun segno di materia oscura, ma hanno limitato il limite superiore dell’accoppiamento di particelle simili ad assioni, un ulteriore passo verso la dimostrazione dell’esistenza della materia oscura.
