Le grandi questioni sollevate dalla scienza sono spesso ricche di sorprese. Oggi a Focus Live Enrico Calloni, docente di fisica all'Università Federico II di Napoli, ci ha raccontato come farà a misurare il peso del vuoto. Sì, avete capito bene, perché lo spazio vuoto secondo le teorie attuali non esiste, ma è "pieno" di fluttuazioni di energia che potrebbero avere effetti misurabili, a cominciare dal loro stesso peso. Ed è quello che Calloni intende fare con il suo esperimento Archimedes in corso di allestimento nella ex miniera di Sos Enattos, in Sardegna. Ne avevamo parlato nel numero 370 di Focus.
L'esperimento Archimedes. «Archimedes è un esperimento che vuole far luce su un punto della fisica molto controverso e discusso», spiega Calloni, «l'interazione del vuoto con la gravità». La questione ha avuto origine nella prima metà del '900, quando è stata formulata la meccanica quantistica, cioè la teoria che descrive il mondo microscopico.
Secondo questa teoria, il vuoto è pieno di particelle virtuali che in continuazione compaiono e scompaiono in un tempo infinitesimo. «Le particelle virtuali non si possono vedere direttamente, ma hanno un effetto concreto: consentono lo scambio di forze a distanza come quelle elettriche e magnetiche», dice Calloni. «Per questa ragione, secondo la meccanica quantistica, il vuoto è ricco di energia». E quindi, a rigore, potrebbe anche avere un peso, per quanto minuscolo.
Come si misura il peso del vuoto. Il problema è: come si fa a misurare questo peso? La risposta è celata nel nome dell'esperimento, Archimedes, che si ispira al celebre genio di Siracusa vissuto nel III secolo a.C. e al suo principio (Legge di Archimede) che tutti studiano a scuola: "Un corpo immerso in un fluido subisce una spinta dal basso verso l'alto che è pari al peso del volume del liquido spostato".
Il punto è che tutti noi siamo immersi nel vuoto quantistico, e normalmente non abbiamo modo di accorgerci della sua presenza. Immaginiamo però di essere come pesci nell'acqua, e di prendere una bottiglia e svuotarla. A quel punto, per il principio di Archimede, la bottiglia subirà una spinta verso l'alto che la porterà a galleggiare. «La mia idea è quella di usare lo stesso principio», spiega Calloni: «eliminare alcune fluttuazioni quantistiche all'interno di un contenitore, e misurare la spinta verso l'alto che si genera».
Per ragioni pratiche, il contenitore studiato da Calloni non è propriamente il vuoto, ma un materiale opportunamente ingegnerizzato che – si può dimostrare – ha caratteristiche simili.
OSSERVAZIONI VERE E PROPRIE ENTRO UN PAIO DI ANNI. L'esperimento è in fase di allestimento nello stesso sito candidato a ospitare il futuro osservatorio di onde gravitazionali Einstein Telescope, che è uno dei luoghi geologicamente più stabili d'Europa, e quindi molto adatto a misure di elevatissima sensibilità come queste. Il prototipo realizzato da Calloni è già la migliore bilancia di questo genere al mondo, ora il team sta ulteriormente aumentando la sensibilità e conta di poter avviare le osservazioni vere e proprie entro un paio di anni. «Abbiamo tutto quello che ci serve e il risultato sembra a portata di mano», conclude Calloni. «Sappiamo che cosa aspettarci, anche se la scienza è sempre piena di sorprese».
