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Very very very cold

One billionth of degree above the absolute zero. More than 100 000 000 times colder than the depths of space (a place already very cold).

It is like to say that this is the coldest point we might have ever seen. And, since temperature is energy and energy is matter, it is like to explore the deepest structure of energy and matter.

At these extremely low temperature matter behaves like waves more than particle; the state is known as the Bose-Einstein condensate. Ok, this is new, but not brand new.

Here, on the Earth I mean, we already succeeded to create such a state, but the boring gravity affecting everything causes matter to maintain such characteristics only for a fraction of second before to settle atoms towards the ground.

Well, the natural evolution of such experiment is to pack everything and send the equipment to the International Space Station (ISS); at least we know how it can be used besides for taking pictures…

The Cold Atom Lab (CAL) experiment is scheduled to be flown on the ISS in August 2017. The box features a powerful laser, a vacuum chamber and an electromagnetic “knife” to cancel out any gas particles energy. This correspond to having and almost motionless matter in absence of gravity, i.e. a Bose-Einstein condensate lasting for tens/hundreds of seconds!

CAL.png

Of course nothing is done for pure research and the technical repercussion of this experiment are on quantum computers and atomic clocks. The Bose-Einstein condensate state is also a “fluid” with zero viscosity (no viscosity means that there is nothing to slow it down dissipating the kinetic energy) thus also its possible applications on energy transmission can take advantage from this kind of experiments.

All in all, although the space is already very cold, making a tiny box even colder up there helps us here to imagine new concepts and applications. Technology evolving through experiments exploiting what we already have.

Arrangiarsi: taking out the most from everything.

WU

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Na64

Non è, anche se sembra, il fantomatico unobtanium. Non è, anche se sembra, il nome in codice del drone del prossimo episodio della saga di Star Wars.E’, anche se non sembra, il nome del prossimo esperimento del CERN.

Scopo: fare luce sulla materia oscura. A parte l’irresistibile gioco di parole, fare luce è meno sarcastico di quanto pensiate, dato che stiamo parlando di cercare il “fotone oscuro” (si, anche questo richiama un episodio di una specie di Batman fanta-fisico).

Il fotone oscuro dovrebbe (un solo condizionale potrebbe non bastare) essere il responsabile della forza elettromagnetica quando si parla di materia oscura. Proprio come affidiamo al fotone l’interazione elettromagnetica (si, la luce) nel mondo della materia ordinaria, ci aspettiamo che esista il suo altrerego oscuro (e, quindi, cattivo 😀 ).

La cosa simpatica è che la natura duale del fotone come lo conosciamo noi potrebbe essere mantenuta dall’oscuro fotone che potrebbe esser in grado di mediare fra il mondo della materia ordinaria e quello della materia oscura. Insomma una specie di messo fra due mondi.

L’esperimento del CERN mira a misurare l’ammanco di energia degli elettroni che potrebbe essere causata dal loro interagire con dei fotoni oscuri. Qualora tale ammanco fosse misurabile e non attribuibile a processi ordinari allora, anche senza averlo visto (approccio tipicamente usato nel mondo della “fisica sperimentale oscura”) allora si urlerebbe alla scoperta.

E si devono guardare gli elettroni, con attenzione. Infatti ci si aspetta che la nuova particella sia in grado id interagire solo con elettroni e neutroni, ma non con protoni (insomma, in un’unica incomprensibile parola, sia protofobica).

Ci si aspetta che a differenza del fratellino luminoso il fotone oscuro sia pesante (circa 30 volte il fotone), dotato di massa e sarebbe rilevabile solo per via indiretta. Affascinante pensare al fatto che per vedere qualcosa dobbiamo cercare ciò che non c’è. Se poi ciò che cerchiamo è oscuro per definizione, ciò che manca è l’unico modo di far luce su tutto un mondo che non conosciamo affatto.

Gli estremi per continuare la ricerca (ed i finanziamenti) ci sono tutti.

WU

PS. E non è la prima volta che proviamo a cercare tale particella, dato che al Jefferson Lab esperimenti del genere vanno avanti dal 2012, nello spazio dal 2006 con PAMELA e la prima proposta teorica dell’esistenza di tale particella data 1986