211service.com
Hur man bygger en mörk energidetektor
Uppfattningen om mörk energi är märklig, även med kosmologiska mått mätt.
Kosmologer har påtvingat oss idén att förklara den uppenbara accelererande expansionen av universum. De säger att denna acceleration orsakas av energi som fyller rymden med en densitet av 10^-10 joule per kubikmeter.
Det som är konstigt med den här idén är att när rymden expanderar, så ökar också mängden energi. Om du har upptäckt felet i detta argument är du inte ensam. Att glömma lagen om energibevarande är ingen liten förbiseende.
Vad vi behöver är ett annat sätt att studera mörk energi, helst i ett labb på jorden. Idag föreslår Martin Perl vid Stanford University och Holger Mueller på vägen vid University of California, Berkeley, just ett sådant experiment.
Den mörka energitätheten kan låta liten men Perl och Mueller påpekar att fysiker rutinmässigt mäter fält med mycket mindre energitätheter. Till exempel har ett elektriskt fält på 1 volt per meter en energitäthet på 10^-12 joule per kubikmeter. Det är lätt att mäta på jorden.
Naturligtvis finns det några viktiga skillnader mellan ett elektriskt fält och det mörka energifältet som gör mätningar knepiga. Inte minst av dessa är att du inte kan stänga av mörk energi. En annan är att det inte finns någon känd referens att mäta den mot.
Det lämnar möjligheten till en gradient i det mörka energifältet. Om det finns en sådan gradient, så borde det vara möjligt att mäta dess effekt och det bästa sättet att göra detta är med atominterferometri, säger Perl och Mueller.
Atominterferometri mäter fasförändringen som orsakas av skillnaden i två banor för en atom i rymden. Så om det finns en gradient i detta fält borde det vara möjligt att upptäcka den genom att eliminera effekterna av alla andra krafter. Perl och Mueller föreslår att man sållar bort elektromagnetiska krafter med konventionella sköldar och använder två atominterferometrar för att eliminera effekten av gravitationskrafter.
Det borde möjliggöra mätningar med oöverträffad noggrannhet. Experiment med enatominterferometrar har redan mätt jordens gravitationskraft med en noggrannhet på 10^-9. Dubbelinterferometertekniken bör öka detta till minst 10^-17.
Det är ett mycket spännande experiment som ser ut att vara inom räckhåll med dagens teknik.
Det finns två potentiella flugor i Perl och Muellers salva. Den första är att naturen hos mörk energi är helt okänd. Om det finns och om det finns en gradient är det inte på något sätt säkert att mörk energi överhuvudtaget kommer att utöva en kraft på atomer. Det kommer att lämna dem den oändliga uppgiften att försöka sätta hårdare och hårdare gränser för storleken på en icke-existerande styrka.
Den andra är att någon annan okänd styrka kommer att lyfta upp huvudet i denna regim och översvämma mätningarna. Om det händer är det svårt att föreställa sig att Perl och Mueller är för upprörda. Det är den typen av upptäckt som borde få ett leende på alla fysiker.
Ref: arxiv.org/abs/1001.4061 : Undersöker möjligheten att upptäcka mörk energi i ett markexperiment med hjälp av atominterferometri