Yu-Dai Tsai - kosmomagazine.it
Abbiamo incontrato Yu-Dai Tsai, Fisico presso la University of California, Irvine (California, USA). Lui e il suo team hanno pubblicato una ricerca su Nature Astronomy, nella quale propongono di inviare due orologi atomici vicino al Sole alla ricerca di materia oscura ultraleggera. Quest’ultima, se fosse presente, influenzerebbe il funzionamento degli orologi atomici e, soprattutto, cambierebbe il ticchettio dei due orologi, poiché la materia oscura ultraleggera farebbe oscillare le energie degli atomi. In altre parole, gli scienziati intendono monitorare le differenze osservate nel ticchettio degli orologi per cercare la materia oscura.
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Il tuo obiettivo è inserire un orologio atomico in un veicolo spaziale e, successivamente, inviarlo vicino al Sole per scovare la materia oscura. Perché un orologio atomico potrebbe essere in grado di rilevare la materia oscura?
L’accoppiamento di materia oscura ultraleggera con elettroni o fotoni può indurre l’oscillazione delle frequenze di transizione atomica. Gli orologi atomici possono misurare molto bene questi cambiamenti, soprattutto se si hanno due orologi con due tipi diversi di transizioni atomiche. Misurando in modo molto preciso gli effetti indotti dalla materia oscura sulle transizioni atomiche, si può sperare di rilevarla.
Come fate ad essere sicuri che la materia oscura si trovi vicino al Sole? Nell’Universo dove possiamo trovare la materia oscura?
Il Sole fornisce un potenziale gravitazionale che può potenzialmente consentire l’accumulo di materia oscura attorno ad esso. La materia oscura è già stata trovata gravitazionalmente nelle curve di rotazione galattica (studiando la velocità delle stelle nelle galassie), negli Bullet Clusters e nel fondo cosmico a microonde, solo per citarne alcuni. Tuttavia, le interazioni materia oscura-materia visibile al di là della gravità non sono mai state ancora rilevate. La nostra proposta è cercare di trovarla vicino al Sole, usando orologi atomici.
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Perché la materia oscura è così misteriosa? Cosa vi fa pensare che esista, anche se non possiamo vederla?
Ci sono molti importanti misteri sulla materia oscura. Ma uno degli enigmi più importanti è se interagisce con la materia visibile, attraverso qualsiasi altra interazione oltre alla gravità. Ci sono state molte osservazioni di materia oscura con effetti gravitazionali, quindi abbiamo effettivamente “visto” la materia oscura gravitazionalmente.
Gli orologi atomici sono usati anche per i satelliti GPS. Secondo te, gli orologi atomici possono essere utilizzati anche per altre missioni spaziali?
Sì, possono essere utilizzati per altre missioni. Sarebbe interessante analizzare gli orologi esistenti sui satelliti per vedere se siamo in grado di rilevare la materia oscura. Tuttavia, se vogliamo inviare gli orologi verso il Sole alla ricerca di materia oscura, abbiamo bisogno di un design migliore per gli orologi atomici, affinché possano sopravvivere nell’ambiente estremo vicino al Sole.
Per quanto riguarda il tuo lavoro, come è nata la tua passione per la Fisica delle particelle? Cosa pensi quando osservi i due Mondi: il micro e il macro?
Ho sempre voluto sapere come funziona l’Universo al livello più profondo. Le micro e le macro osservazioni dell’Universo possono svelarci i segreti più profondi della Natura. Gli studi di Fisica delle particelle, in particolare lo studio della materia oscura ultraleggera, collegano i mondi micro e macro in modi entusiasmanti, e coinvolgono anche gli orologi atomici e le missioni spaziali, quindi sono estremamente divertenti.