211service.com
Jak postavit detektor temné energie
Pojem temné energie je zvláštní, dokonce i podle kosmologických měřítek.
Kosmologové nám vnukli myšlenku vysvětlit zjevně zrychlující se rozpínání vesmíru. Říká se, že toto zrychlení je způsobeno energií, která vyplňuje prostor o hustotě 10^-10 joulů na metr krychlový.
Na této myšlence je zvláštní, že jak se prostor rozšiřuje, zvětšuje se i množství energie. Pokud jste si všimli chyby v tomto argumentu, nejste sami. Zapomenout na zákon zachování energie není žádný malý omyl.
Potřebujeme jiný způsob studia temné energie, ideálně v laboratoři na Zemi. Dnes Martin Perl ze Stanfordské univerzity a Holger Mueller na Kalifornské univerzitě v Berkeley navrhují právě takový experiment.
Hustota temné energie může znít jako malá, ale Perl a Mueller poukazují na to, že fyzici běžně měří pole s mnohem menší hustotou energie. Například elektrické pole 1 Volt na metr má hustotu energie 10^-12 joulů na metr krychlový. To se na Zemi snadno měří.
Samozřejmě existují některé důležité rozdíly mezi elektrickým polem a polem temné energie, které znesnadňují měření. V neposlední řadě je to, že nemůžete vypnout temnou energii. Další je, že neexistuje žádný známý odkaz, podle kterého by se to dalo měřit.
To ponechává možnost gradientu v poli temné energie. Pokud existuje takový gradient, pak by mělo být možné měřit jeho účinek a nejlepší způsob, jak toho dosáhnout, je atomová interferometrie, říkají Perl a Mueller.
Atomová interferometrie měří fázovou změnu způsobenou rozdílem dvou trajektorií atomu v prostoru. Pokud tedy v tomto poli existuje gradient, mělo by být možné jej zaznamenat zrušením účinků všech ostatních sil. Perl a Mueller navrhují odclonit elektromagnetické síly konvenčními štíty a použít dvouatomové interferometry, aby se zrušil účinek gravitačních sil.
To by mělo umožnit měření s nebývalou přesností. Experimenty s jednoatomovými interferometry již změřily gravitační sílu Země s přesností 10^-9. Technika dvojitého interferometru by to měla zvýšit alespoň na 10^-17.
To je velmi vzrušující experiment, který se zdá být s dnešní technologií na dosah.
V Perlově a Muellerově masti jsou dvě potenciální mouchy. První je, že povaha temné energie je zcela neznámá. Pokud existuje a existuje-li gradient, není v žádném případě jisté, že temná energie bude na atomy vůbec působit silou. To jim zanechá nekonečný úkol snažit se klást stále přísnější limity velikosti neexistující síly.
Druhým je, že nějaká jiná neznámá síla v tomto režimu vztyčí hlavu a zaplaví měření. Pokud se to stane, je těžké si představit, že Perl a Mueller jsou příliš rozrušení. To je druh objevu, který by měl vykouzlit úsměv na tváři každého fyzika.
Ref: arxiv.org/abs/1001.4061 : Zkoumání možnosti detekce temné energie v pozemském experimentu pomocí atomové interferometrie