Quasi un quarto dell’universo si trova letteralmente avvolto dall’oscurità. Secondo le teorie dei cosmologi, il 25,8% della materia dell’universo è costituito da materia oscura, la cui presenza è segnalata essenzialmente dalla sua attrazione gravitazionale.

Cosa sia, in realtà, questa sostanza rimane un mistero. Hermann Nicolai, direttore del Max Planck Institute for Gravitational Physics di Potsdam, e il suo collega Krzysztof Meissner, dell’Università di Varsavia, hanno ora proposto un nuovo candidato: un gravitino super pesante.

L’esistenza di questa particella ancora ipotetica deriva da un’ipotesi che cerca di spiegare come lo spettro osservato di quark e leptoni nel modello standard della fisica delle particelle potrebbe emergere da una teoria fondamentale. Inoltre, i ricercatori descrivono un possibile metodo per rintracciare effettivamente questa particella.

Il modello standard della fisica delle particelle comprende i mattoni della materia e le forze che le tengono insieme. Afferma che ci sono sei diversi quark e sei leptoni che sono raggruppati in tre “famiglie”. Tuttavia, tutto ciò che ci circonda e noi stessi siamo costituiti solo da tre particelle della prima famiglia: i quark up e down e l’elettrone, che è un membro della famiglia leptonica.

Fino ad ora, questo modello standard consolidato è rimasto invariato. Il Large Hadron Collider (LHC) al CERN di Ginevra è stato messo in servizio una decina di anni fa con lo scopo principale di esplorare ciò che poteva trovarsi al di là del modello standard. Tuttavia, dopo dieci anni di acquisizione dei dati, gli scienziati non sono riusciti a rilevare nuove particelle elementari, a parte il bosone di Higgs, nonostante le aspettative ampiamente contrarie. In altre parole, fino ad ora, le misurazioni dell’LHC non sono riuscite a fornire alcun suggerimento di “nuova fisica” oltre il modello standard. Questi risultati sono in netto contrasto con le numerose estensioni proposte di questo modello che suggeriscono che dovrebbero esistere un gran numero di nuove particelle.

In un precedente articolo pubblicato su Physical Review Letters, Hermann Nicolai e Krzysztof Meissner hanno presentato una nuova ipotesi che cerca di spiegare perché solo le particelle elementari già note si presentano come elementi elementari di base della materia in natura – e perché, contrariamente a quanto si pensava in precedenza , non si prevedono nuove particelle nella gamma di energia accessibile a esperimenti futuri attuali o immaginabili.

Inoltre, i due ricercatori postulano l’esistenza di gravitini superpesanti, che potrebbero essere candidati molto insoliti per la materia oscura. In una seconda pubblicazione, pubblicata di recente sulla rivista Physical Review D, hanno anche presentato una proposta su come rintracciare questi gravitini.

Nel loro lavoro, Nicolai e Meissner riprendono una vecchia idea del vincitore del Premio Nobel Murray Gell-Mann basata sulla teoria “N = 8 Supergravity”. Un elemento chiave della loro proposta è un nuovo tipo di simmetria a dimensione infinita che ha lo scopo di spiegare lo spettro osservato dei quark e dei leptoni noti in tre famiglie. “La nostra ipotesi in realtà non produce particelle aggiuntive per la materia ordinaria che dovrebbero quindi essere messe in discussione perché non si presentano negli esperimenti con l’acceleratore“, afferma Hermann Nicolai. “Al contrario, la nostra ipotesi in linea di principio può spiegare esattamente ciò che vediamo, in particolare la replica della divisione di quark e leptoni in tre famiglie“.

Tuttavia, i processi che avvengono nel cosmo non possono essere spiegati interamente dalla materia ordinaria di cui siamo già a conoscenza. Un segno di questo sono le galassie: ruotano ad alta velocità e la materia visibile nell’universo – che rappresenta solo circa il 5% della materia nell’universo – non dovrebbe essere sufficiente a tenerle insieme. Finora, tuttavia, nessuno sa di cosa sia fatto il resto, nonostante numerosi suggerimenti. La natura della materia oscura è quindi una delle più importanti domande senza risposta in cosmologia.

“L’aspettativa comune è che la materia oscura sia costituita da una particella elementare e che non sia stato ancora possibile rilevare questa particella perché interagisce con la materia ordinaria quasi esclusivamente attraverso la forza gravitazionale“, afferma Hermann Nicolai.

Il modello sviluppato in collaborazione con Krzysztof Meissner offre un nuovo candidato per una particella di materia oscura di questo tipo, sebbene con proprietà completamente diverse da tutti i candidati discussi finora, come gli assioni o i WIMP. Quest’ultimo interagisce solo debolmente con la materia nota. Lo stesso vale per i gravitini molto leggeri che sono stati più volte proposti come candidati per la materia oscura in relazione alla supersimmetria a bassa energia.

Tuttavia, la presente proposta va in una direzione completamente diversa, in quanto non assegna più un ruolo primario alla supersimmetria, anche se lo schema discende dalla massima supergravità N = 8. “In particolare, il nostro schema prevede l’esistenza di gravitini super pesanti, che – a differenza dei soliti candidati e a differenza dei gravitini leggeri precedentemente considerati – interagirebbero fortemente ed elettromagneticamente con la materia ordinaria“, afferma Hermann Nicolai.

La loro grande massa significa che queste particelle possono esistere solo in forma molto diluita nell’universo; in caso contrario, “chiuderebbero” l’universo e porterebbero così al suo crollo.

Secondo il ricercatore del Max Planck, in realtà non ne occorrerebbero molti per spiegare il contenuto di materia oscura nell’universo e nella nostra galassia: sarebbe sufficiente una particella per 10.000 chilometri cubi. La massa della particella postulata da Nicolai e Meissner si trova nella regione della massa di Planck, cioè circa un centomilionesimo di chilogrammo. In confronto, protoni e neutroni – i mattoni del nucleo atomico – sono circa dieci quintilioni (dieci milioni di miliardi) volte più leggeri. Nello spazio intergalattico, la densità sarebbe persino molto più bassa.

“La stabilità di questi gravitini pesanti dipende dai loro insoliti numeri quantici (cariche)“, afferma Nicolai. “Nello specifico, semplicemente non ci sono stati finali con le corrispondenti cariche nel modello standard in cui questi gravitini potrebbero decadere, altrimenti sarebbero scomparsi poco dopo il Big Bang“.

Le loro interazioni forti ed elettromagnetiche con la materia nota possono rendere queste particelle di materia oscura più facili da rintracciare nonostante la loro rarità estrema. Una possibilità è quella di cercarli con misurazioni del tempo di volo dedicate nel sottosuolo, poiché queste particelle si muovono molto più lentamente della velocità della luce, a differenza delle normali particelle elementari originate dalla radiazione cosmica, ma penetrerebbero senza sforzo attraverso Terra a causa della loro grande massa, come una palla di cannone che non può essere fermata da uno sciame di zanzare.

Questo fatto dà ai ricercatori l’idea di usare il nostro stesso pianeta come un “paleo-rivelatore“: la Terra orbita nello spazio interplanetario da circa 4,5 miliardi di anni, durante i quali deve essere stata penetrata da molti di questi enormi gravitini. Nel farlo, queste particelle dovrebbero aver lasciato tracce di ionizzazione lunghe e diritte nella roccia, ma potrebbe non essere facile distinguerle dalle tracce causate da particelle note. “È noto che le radiazioni ionizzanti causano difetti reticolari nelle strutture cristalline. Potrebbe essere possibile rilevare reliquie di tali tracce di ionizzazione in cristalli che rimangono stabili per milioni di anni a causa del loro lungo tempo di esposizione”, conclude Hermann Nicolai.

Fonte: Phys.org

Alla prima conferenza scientifica annuale TESS, che si è tenuta al Massachusetts Institute of Technology dal 29 luglio al 2 agosto, i ricercatori hanno condiviso il primo anno di risultati scientifici ottenuti dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA.

TESS ha finora rilevato ben 993 nuovi mondi di qui 28 sono già confermati. Alcuni di questi mondi si trovano all’interno della “zona abitabile” della loro stella, il che significa che potrebbero essere in grado di sostenere l’acqua liquida sulla loro superficie.

Ma oltre a parlare delle scoperte fatte da TESS, i ricercatori non vedono l’ora di sapere cos’altro possiamo imparare da questi esopianeti. Alla conferenza sono state presentate due missioni di follow-up che cercheranno di farlo: TARdYS (lo spettrografo Tao Aiuc ad alta risoluzione con banda Y) e CHEOPS (Characterising Exoplanet Satellite).

TARdYS, è una collaborazione tra l’Harvard College Observatory e la Pontificia Universidad Católica de Chile, è un telescopio terrestre progettato per analizzare la “velocità radiale” e la massa di un esopianeta.
Osservando il cambiamento di colore della stella di un esopianeta – leggermente blu se si sposta verso l’osservatore e leggermente rosso se si allontana – i ricercatori possono valutare il rimorchio gravitazionale di un esopianeta e ottenere una stima minima per la massa del pianeta.

TARdYS si concentrerà sull’emisfero celeste meridionale, che TESS ha studiato durante il suo primo anno di attività. Sarà uno degli unici spettrografi nel vicino infrarosso incentrati su quella regione.
Surangkhana Rukdee, la ricercatrice che ha presentato TARdYS alla conferenza e che ha lavorato al progetto per il suo dottorato, ha detto a Space.com che “TARdYS sarà una grande risorsa per esplorare ulteriormente gli esopianeti scoperti da TESS”.

TESS, utilizza il metodo chiamato “transito“, il metodo cerca cali di luminosità della stella madre quando un pianeta le orbita davanti rispetto alla prospettiva di chi osserva. Il metodo del transito aiuta a determinare le dimensioni del pianeta, ma per avere altri dati, quali la densità e la massa è utile avere il follow-up da un osservatorio a terra per confermare il rilevamento.
“Avendo dati sia dalla misurazione del transito sia dalla velocità radiale, possiamo raccogliere campioni ben definiti, in particolare quelli simili alla Terra, per caratterizzare ulteriormente le atmosfere degli esopianeti“, ha spiegato Rukdee in una email a Space.com.

L’approccio del sistema TARDyS verificherà i risultati ottenuti da TESS e integrerà le misure di velocità radiale in corso, come lo spettrografo ESPRESSO dell’Osservatorio europeo meridionale. Inoltre TARDyS cercherà anche alcuni nuovi pianeti extrasolari.
Il telescopio sarà installato presso l’Osservatorio Atacama dell’Università di Tokyo e dovrebbe iniziare le operazioni nel 2020, ha affermato Rukdee.

Un altro telescopio che mira a esplorare ulteriormente i risultati degli esopianeti è CHEOPS, una missione unica nel suo genere da parte dell’Agenzia spaziale europea (ESA) in collaborazione con la Svizzera. CHEOPS è un piccolo satellite scientifico progettato per utilizzare la fotometria ad alta precisione per saperne di più sulla densità degli esopianeti di dimensioni tra la Terra e Nettuno. Studiare tali caratteristiche aiuterà i ricercatori a saperne di più sulla struttura interna, sulla composizione e sull’evoluzione dei mondi alieni, ha detto la scienziata del progetto CHEOPS Kate Isaak.

“Abbiamo la massa degli esopianeti dalle osservazioni terrestri grazie a CHEOPS, e quindi siamo in grado di determinarne la densità e da ciò, saremo in grado di imparare qualcosa sulla struttura del pianeta – di cosa è probabilmente fatto. E da quello… potremo capire qualcosa sulla formazione e l’evoluzione di questi pianeti più piccoli.”

Un aspetto che differenzia CHEOPS da TESS, ha raccontato Isaak a Space.com, è la capacità del primo di orientarsi e puntare diversi esopianeti precedentemente identificati nel cielo. A volte TESS può solo intravedere il transito di un esopianeta poiché lo strumento scansiona sistematicamente il cielo, ma CHEOPS sarà un po ‘più flessibile. Secondo Isaak ciò aiuterà l’osservatorio a individuare potenziali obiettivi per missioni future, come il James Webb Space Telescope della NASA.

“Siamo in grado di cercare pianeti che hanno ancora e possono mantenere le loro atmosfere, quindi, forniremo i migliori obiettivi [eseguendo] questa caratterizzazione del primo passo, e poi saremo in grado di dire:” OK, questi sono i migliori obiettivi per il follow-up con il James Webb Space Telescope o i più grandi telescopi terrestri del futuro“.

E in una delle sue caratteristiche più interessanti, CHEOPS fornirà agli scienziati di tutto il mondo l’accesso al telescopio. Ha affermato che il 20% del tempo di osservazione di CHEOPS all’anno sarà messo a disposizione degli “osservatori ospiti” e che l’uso del telescopio sarà assegnato esclusivamente a fini scientifici attraverso inviti annuali a presentare proposte. Le prime proposte sono già state accettate.

CHEOPS dovrebbe essere portato in orbita entro la fine dell’anno.

Fonte: Space.com

Un esperimento recentemente effettuato con lo scopo di capire se l’energia oscura – la forza sconosciuta che sta causando l’espansione dell’universo a un ritmo accelerato – è una “quinta” forza che agisce sulla materia non ha trovato prove a conferma dell’ipotesi. “La scoperta dell’energia oscura ha notevolmente cambiato il modo in cui pensiamo alle leggi della natura“, ha affermato Edward Witten, uno dei principali fisici teorici del mondo che opera all’Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, che è stato paragonato a Newton ed Einstein.

Alcuni fisici propongono che l’energia oscura sia una “quinta” forza oltre le quattro già note – nucleare, gravitazionale, elettromagnetica e forte e debole. Tuttavia, i ricercatori ritengono che questa quinta forza possa essere “schermata” o “nascosta” per oggetti di grandi dimensioni, rendendone difficile il rilevamento.

“L’energia oscura è incredibilmente strana, ma in realtà per me ha senso che sia passata inosservata“, ha detto il fisico vincitore del Premio Nobel Adam Riess, che non faceva parte dello studio, in un’intervista rilasciata a The Atlantic. “Non ho assolutamente idea di cosa sia l’energia oscura. L’energia oscura sembra abbastanza forte da spingere l’intero universo – eppure la sua fonte è sconosciuta, la sua posizione è sconosciuta e la sua fisica è altamente speculativa”.

Ora, i ricercatori dell’Imperial College di Londra e dell’Università di Nottingham hanno testato la possibilità che questa quinta forza agisca su singoli atomi e non hanno trovato prove per questo nel loro esperimento più recente. Ciò potrebbe escludere teorie popolari sull’energia oscura che modificano la teoria della gravità e lasciano meno posti per cercare la quinta forza inafferrabile.

L’esperimento, eseguito all’Imperial College di Londra e analizzato dai teorici dell’Università di Nottingham, è stato pubblicato su Physical Review Letters.

“Questo esperimento, che collega la fisica atomica e la cosmologia, ci ha permesso di escludere un’ampia classe di modelli che sono stati proposti per spiegare la natura dell’energia oscura e ci consentirà di porre dei limiti a molti altri modelli sull’energia oscura“, ha affermato Ed Copeland, del Center for Astronomy & Particle Physics dell’Università di Nottingham.

L’esperimento ha testato teorie sull’energia oscura che propongono che la quinta forza sia relativamente più debole quando c’è più materia intorno, al contrario di come si comporta la gravità. Ciò significherebbe che è forte nel vuoto dello spazio, ma è debole in presenza di abbondante quantità di materia.

In questo esperimento, i ricercatori hanno testato un peso maggiore con un peso incredibilmente piccolo – un singolo atomo – in cui questa quinta forza dovrebbe manifestarsi nel caso esistesse.

Il team ha utilizzato un interferometro atomico per verificare se vi fossero forze aggiuntive che potrebbero essere la quinta forza che agisce su un atomo. Una sfera metallica di grandi dimensioni è stata posta in una camera a vuoto e gli atomi sono stati lasciati muoversi liberamente all’interno della camera.

La teoria alla base dell’esperimento sta nell’ipotesi che in presenza di una eventuale quinta forza che agisse tra la sfera e l’atomo, il percorso previsto dell’atomo dovrebbe deviare leggermente passando nei pressi della sfera. Tuttavia, non è stata rilevata alcuna deviazione e quindi non è stata rilevata nessuna quinta forza.

“Molto, molto tempo fa, quando l’universo aveva solo circa 100.000 anni ed era costituito essenzialmente da una massa di particelle e radiazioni in espansione – si accese uno strano nuovo campo di energia“, scrive Dennis Overbye per The New York Times Science. “Quell’energia pervase il giovanissimo universo con una sorta di antigravità cosmica, offrendo una fortissima spinta di espansione“.

Tensione di Hubble

Dopo altri 100.000 anni circa, questo campo si è semplicemente spento, senza lasciare traccia se non un universo in espansione accelerata, afferma un team di astronomi dell’Università John Hopkins guidato da Adam Riess, illustre professore di Bloomberg e premio Nobel, esperto nella costante di Hubble. In un balzo audace e speculativo nel passato, il team ha ipotizzato l’esistenza di questo campo per spiegare un enigmatico puzzle astronomico: l’universo sembra espandersi più velocemente di quanto dovrebbe.

“Un mistero crescente sull’universo, noto come tensione di Hubble, è che sembra espandersi molto più velocemente di quanto previsto anche con la nostra più recente comprensione delle sue condizioni iniziali“, afferma Riess. La loro ricerca è la prima a fornire una possibile spiegazione per questo fenomeno, cioè che l’universo primordiale ricevette un’infusione di energia oscura subito dopo il Big Bang che ne accelerò l’espansione. Si tratta di una spiegazione che corrisponde a tutte le osservazioni. Questa teoria mostra come questa “tensione” possa effettivamente rivelare una nuova caratteristica dell’universo. Fa anche previsioni che possono essere testate in modo che più misurazioni dovrebbero dirci se è corretta.

Un campo di forza ET?

Un’ipotesi per il meccanismo dell’espansione cosmica in accelerazione si chiama quintessenza, qualcosa di simile al campo di Higgs che permea il cosmo. l’astrofisico Caleb Scharf in Nautil.us ipotizza che, forse, una forma di vita intelligente, circa 5 miliardi di anni fa, ha scoperto come attivare quel campo.

Un’idea bizzarra ma stimolante, che riecheggia un po’ il pensiero del famoso paper del 1979 del cosmologo Freeman Dyson “Time Without End“, dove ipotizzava le capacità della vita nel lontano, lontano futuro di agire su scala astrofisica in un universo aperto che non ha bisogno di evolversi in uno stato di quiescenza permanente. Dove la vita e la comunicazione possono continuare per sempre.

“Forse la vita iper-avanzata non è solo esterna. Forse è già tutta intorno. È incorporata in ciò che percepiamo essere la fisica stessa, dal comportamento radicale di particelle e campi ai fenomeni di complessità ed emergenza”, afferma Scharf, ricercatore presso la Columbia University e direttore del Columbia Astrobiology Center. “Ciò che pensiamo potrebbe essere l’effetto di forze misteriose come l’energia oscura e la materia oscura nell’Universo, potrebbe effettivamente essere l’influenza dell’intelligenza aliena – o forse persino gli stessi alieni“.

Fonte: Daily Galaxy

Una nuova ricerca incentrata sull’effetto Unruh ha stabilito una serie di condizioni necessarie che le teorie della gravità quantistica devono soddisfare.

La fisica quantistica, sin dal suo sviluppo nei primi anni del XX secolo, è diventata una delle aree scientifiche di maggior successo e ben evidenziate. Ma, nonostante tutti i successi sperimentali, c’è un’ombra di cui non riesce a liberarsi.

Nonostante si sia riusciti ad integrare con successo le tradizionali forze, elettromagnetica, nucleari deboli e forti, – tre delle quattro forze fondamentali – la fisica quantistica deve ancora trovare il modo di integrare in sé la gravità.

Questo impedisce di integrare nella fisica quantistica anche la teoria della relatività generale di Einstein. Pertanto, i fisici stanno da tempo cercando di sviluppare una teoria quantistica della gravità.

Ora una collaborazione tra i ricercatori del SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), dall’Università Complutense di Madrid e dall’Università di Waterloo – ha permesso di identificare le condizioni sufficienti e necessarie che il limite di bassa energia delle teorie della gravità quantistica deve soddisfare per preservare le caratteristiche principali dell’effetto Unruh.

Qualsiasi nuova teoria della fisica deve tener conto di questo effetto e questo significa che anche le teorie della gravità quantistica devono prevedere l’effetto Unruh e le sue previsioni (che sono descritte di seguito).

Il nuovo studio – pubblicato sulla rivista Physical Review Letters -  fornisce un solido quadro teorico per discutere le modifiche all’effetto Unruh causate dalla microstruttura dello spazio-tempo.

Eduardo Martin-Martinez, un assistente professore nel Dipartimento di Matematica Applicata di Waterloo, elabora il lavoro del team: “Quello che abbiamo fatto è stato analizzare le condizioni per avere l’effetto Unruh e abbiamo scoperto che, contrariamente a quanto generalmente ritenuto dalla comunità scientifica, la risposta termica per i rivelatori di particelle può avvenire senza uno stato termico“.

Le scoperte del team sono importanti perché l’effetto di Unruh esiste nel confine tra la teoria quantistica dei campi e relatività generale e gravità quantistica, che dobbiamo ancora capire.

“Quindi, se qualcuno volesse sviluppare una teoria su ciò che accade al di là di ciò che sappiamo della teoria dei campi quantistici e della relatività, dovrebbe garantire che vengano soddisfatte le condizioni che abbiamo identificato nei loro limiti di bassa energia.”

Cosa è l’effetto Unruh?

L’effetto Unruh è stato descritto per la prima volta da Stephen Fulling nel 1973, seguito da Paul Davies nel 1975 e William G Unruh – da cui prende il nome – nel 1976.

L’effetto Unruh prevede che un osservatore posto in un quadro di riferimento non inerziale – uno che sta accelerando – osserverebbe fotoni e altre particelle in uno spazio apparentemente vuoto mentre un altro osservatore posto in un sistema di riferimento inerziale vedrebbe un vuoto in quella stessa area.

In altre parole: una conseguenza dell’effetto Unruh è che la natura di un vuoto nell’universo dipende dal percorso intrapreso attraverso di esso.

Come analogia, consideriamo un universo con una temperatura costante pari a zero e in cui non viene generato calore dagli effetti dell’attrito o dei contributi di energia cinetica. Un termometro fermo avrebbe il suo livello di mercurio stabilmente a zero.

Ma l’effetto Unruh presuppone che se quel termometro fosse agitato da un lato all’altro, la temperatura misurata non sarebbe più zero. La temperatura misurata sarebbe proporzionale all’accelerazione a cui è sottoposto il termometro.

Raúl Carballo-Rubio, ricercatore post dottorato presso la SISSA, in Italia, spiega ulteriormente: “Gli osservatori inerziali e accelerati non concordano sul significato di ‘spazio vuoto. Ciò che un osservatore inerziale che trasporta un rivelatore di particelle identifica come un vuoto non viene sperimentato come tale da un osservatore che accelera attraverso quello stesso vuoto. Il rivelatore accelerato troverà particelle in equilibrio termico, come un gas caldo“.

Spiega inoltre che, di conseguenza, è ragionevole aspettarsi che qualsiasi nuova fisica che modifichi la struttura della teoria dei campi quantistici a brevi distanze induca deviazioni da questa legge.

Carballo-Rubio continua: “Anche se probabilmente tutti sarebbero d’accordo sul fatto che queste deviazioni debbano essere presenti, non vi è consenso sul fatto che tali deviazioni siano grandi o piccole in un dato quadro teorico. Questo è esattamente il problema che volevamo capire”.

Definire le condizioni che le teorie della gravità quantistica devono soddisfare

I ricercatori hanno analizzato la struttura matematica delle correlazioni di un campo quantico in strutture al di là della teoria dei campi quantistici standard.  Il risultato di questa analisi è stato quindi utilizzato per identificare le tre condizioni necessarie che sono sufficienti per preservare l’effetto Unruh.

Le previsioni a bassa energia delle teorie della gravità quantistica possono essere costruite dai risultati. I risultati di questa ricerca forniscono gli strumenti necessari per fare queste previsioni in un ampio spettro di situazioni.

Avendo potuto determinare come l’effetto di Unruh viene modificato dalle alterazioni della struttura della teoria dei campi quantistici, nonché dalla relativa importanza di queste modifiche, i ricercatori ritengono che lo studio fornisca un solido quadro teorico per discutere e forse testare questo particolare aspetto come una delle possibili manifestazioni fenomenologiche della gravità quantistica.

Ciò è particolarmente importante e appropriato anche se l’effetto non è stato ancora misurato sperimentalmente, poiché si prevede che sarà verificato in un futuro non così lontano.

Ricerca originale: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.041601