Test dei gravi di Galileo diventa quantistico e conferma principio di Einstein

Una volta erano le piume, oggi sono gli atomi. A 450 anni dalla nascita di Galileo Galileo lo storico esperimento della caduta dei gravi viene riveduto e corretto per parlare il linguaggio della fisica quantistica. Invece di piume e palle di cannone gettati dalla torre di Pisa, atomi di peso diverso cadono nel vuoto e dimostrano, come fece lo scienziato, che corpi dal peso diverso cadono con la stessa velocità. Il nuovo esperimento è stato effettuato in Italia dalla sezione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) dell’università di Firenze.

Il risultato, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, conferma anche il principio di equivalenza contenuto nella teoria della relatività generale di Albert Einstein.

“Sono esperimenti concettualmente simili, anche se nella pratica molto diversi”, osserva Guglielmo Tino, della sezione Infn dell’università di Firenze e coordinatore dell’esperimento Magia (Misura Accurata di G mediante Interferometria Atomica). È lo stesso esperimento che recentemente ha prodotto la misura più accurata della costante gravitazionale prevista da Isaac Newton. I test, che hanno richiesto entrambi dieci anni di lavoro, hanno quindi “tradotto” nel linguaggio della fisica quantistica i due esperimenti storici più celebri per la misura della gravità. “In entrambi i casi si dimostra che il movimento per effetto della gravità è indipendente dalla natura dei corpi”, rileva Tino. Nel caso dell’esperimento Magia non si usano oggetti, ma atomi.

“Abbiamo utilizzato due atomi di stronzio di tipo diverso. Uno dei quali ha un neutrone in più nel nucleo ed è quindi più pesante, ma cadono entrambi allo stesso modo”, prosegue l’esperto. Gli atomi sono stati fatti cadere nel vuoto all’interno di un interferometro atomico e il risultato ”conferma il principio di equivalenza di Einstein, costringendo a rivedere le teorie secondo cui le diverse proprietà di spin degli atomi hanno effetti diversi sull’interazione con la gravità”.

Il prossimo passo, prosegue Tino, sarà ripetere l’esperimento a sensibilità maggiori e la speranza è che, studiando le proprietà della materia vista dalla fisica quantistica come un’onda, sarebbe possibile studiare le onde gravitazionali, ossia l’eco delle più potenti esplosioni cosmiche, oppure cercare nuove dimensioni nell’universo, oltre alle tre note dello spazio e a quella del tempo. Infine gli esperimenti hanno permesso di mettere a punto un gravimetro che potrà essere utilizzato per studiare le variazioni nella gravità durante le eruzioni vulcaniche o per la ricerca di risorse sotterranee.