Gli scienziati hanno trovato una metodologia sorprendentemente semplice per rilevare le onde gravitazionali, che è quasi impossibile credere.

Nuovo approccio alla ricerca delle onde gravitazionali

Gli scienziati dell'Università di Stoccolma, Nordita e dell'Università di Tübingen hanno proposto un modo completamente diverso per rilevare le onde gravitazionali. Invece di misurare le oscillazioni della lunghezza d’onda della luce nei interferometri a chilometro, intendono registrare il cambiamento del colore dei fotoni emessi dagli atomi.

Perché è importante
* I detector attuali

LIGO, Virgo e KAGRA utilizzano specchi con bracci di circa tre chilometri. Grazie a ciò sono sensibili alle onde ad alta frequenza generate da collisioni tra piccole buchi neri e stelle di neutroni.

* Eventi a bassa frequenza

Le fusione di supermassicci buchi neri generano onde gravitazionali con periodi fino a diversi anni. Per registrarle servono specchi distanziati centinaia‑migliaia di chilometri – possibile solo nello spazio (piani per la fine del 2030).

* Alternativa compatta

Gli scienziati svizzeri hanno sviluppato una teoria che permette di creare detector portatili per tali eventi. Ciò semplificherà e accelererà notevolmente la loro costruzione.

Come funziona la nuova idea
1. Modulazione del campo quantistico – le onde gravitazionali in transito alterano leggermente la fase del campo elettromagnetico intorno agli atomi.

2. Emissione spontanea – gli atomi assorbono energia, passano a stati eccitati e successivamente tornano allo stato fondamentale emettendo fotoni.

3. Shift di frequenza dei fotoni – la modulazione provoca un piccolo spostamento della frequenza (colore) dei fotoni emessi. Questo spostamento dipende dalla direzione del moto dei fotoni.

Finora tali effetti non sono stati osservati perché le onde gravitazionali non influenzano l’intensità dell’emissione spontanea; la luminosità rimane costante. Tuttavia le caratteristiche spettro della luce cambiano in base alla forza e alla direzione delle onde – ciò è già teoricamente confermato.

Realizzazione tecnologica
* Orologi atomici – i nuovi detector utilizzeranno orologi atomici super‑stabili su atomi a superfreddo.

* Durata degli eventi – tali orologi possono monitorare processi che durano fino a diversi anni, ideale per osservare le fusione di supermassicci buchi neri.

* Vantaggi – compattezza e avvio più rapido rispetto ai giganteschi interferometri laser spaziali.

Prossimi passi
Gli scienziati sottolineano la necessità di un’analisi accurata del rumore, ma le prime stime sembrano promettenti. Se la teoria si confermerà, emergeranno dispositivi compatti che apriranno una nuova classe di onde gravitazionali precedentemente inaccessibili alla osservazione.