I continui progressi della Fisica permettono di conoscere sempre più a fondo l'Universo, e anche di disporre di nuove tecnologie, ma allo stesso tempo ci pongono di fronte a domande sempre nuove.
Una delle questioni aperte della Fisica è conciliare le due teorie fisiche di maggior successo, la relatività generale di Einstein e la fisica quantistica, che funzionano perfettamente, ma entro ambiti completamente diversi. La relatività generale spiega la gravitazione e l'Universo a grande scala, astronomica e cosmologica, e allo stesso tempo ci ha permesso di realizzare GPS precisissimi; la fisica quantistica spiega l'universo alla scala microscopica, su distanze atomiche (al di sotto di un miliardesimo di metro) o ancora più piccole, e la sua comprensione è alla base di tutti i dispositivi elettronici che usiamo quotidianamente.
Però nessuno sa come fare quando si devono applicare le due teorie contemporaneamente, ad esempio quando si deve spiegare cosa succede attorno ad un buco nero. O meglio, esistono tantissime teorie che aspirano a realizzare tale unificazione e a divenire la "teoria del tutto", ma nessuna di esse è convincente e soprattutto non è chiaro come possa essere verificata sperimentalmente. Un aspetto comune di queste teorie è che lo spazio-tempo cambi natura, diventi "granuloso", su lunghezze estremamente piccole, detta "scala di Planck" (10-35 metri, ovvero miliardi di miliardi di volte più piccole di un nucleo atomico). Le strade più comuni per realizzare il "microscopio" in grado di vedere su queste scale ultra-piccole sono quella di far scontrare particelle ad energie sempre più elevate, come si fa al CERN, oppure osservando con sonde o telescopi fenomeni astrofisici ad alta energia.
Nell'esperimento HUMOR si utilizza un metodo nuovo per sondare lo spazio-tempo a queste dimensioni estreme: usando esperimenti "da tavolo", a bassissime energie, però in grado di effettuare misure di spostamenti e tempi con una precisione elevatissima. In particolare si misurano con grande precisione, utilizzando dei laser e/o sensori elettromagnetici, le microscopiche vibrazioni di oscillatori di diverse dimensioni e masse, da qualche nanogrammo fino a qualche milligrammo. Nell'articolo si dimostra che la presenza di una granulosità dello spazio-tempo alla scala di Planck dovrebbe riflettersi in comportamenti nonlineari degli oscillatori, fino alle scale attualmente misurabili in laboratorio.
Alcuni degli oscillatori, elettromeccanici ed optomeccanici, sono stati appositamente progettati e realizzati dall'Unità di Trento di CNR-IMEM, che ha realizzato le misure elettromeccaniche. Le misure optomeccanicche sono state invece condotte dall'unità di Firenze di CNR-INO e dalla Università di Camerino. Attualmente non sono ancora stati osservato effetti di "granulosità", ma il lavoro ha potuto porre limiti, molto più stringenti di quelli attualmente disponibili, ad una larga classe di teorie che mirano ad unificare gravità e fisica quantistica.
I primi risultati scientifici dell'esperimento HUMOR (Heisenberg Uncertainty Measured with Opto-mechanical Resonators) sono stati pubblicati il 19 giugno scorso sulla rivista Nature Communications ("Probing deformed commutators with macroscopic harmonic oscillators", doi:10.1038/ncomms8503). Le misure di altissima precisione pongono nuovi limiti per l'unificazione della relatività generale di Einstein e la meccanica quantistica e sono state realizzate da una collaborazione comprendente l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, il CNR (IMEM + INO), il LENS di Firenze, l'FBK di Trento e le Università di Firenze, Trento e Camerino.
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