Energia intunecata - o reprezentareProprietăţile cuantice ale atomilor vor fi folosite pentru a pune în evidenţă eventuale variaţii în energia „întunecată” a vidului, în cadrul unui nou experiment, propus de o echipă din care face parte şi Martin Lewis Perl, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică.

 



Experimentul va folosi interferenţa atomilor ultra-reci în laborator pentru a găsi eventuale variaţii, de la un punct la altul, ale unei forme de energie „întunecată” a vidului. La ora actuală experimentul este în faza de realizare. Există planuri de viitor pentru a realiza un experiment similar în spaţiu, unde sensibilitatea faţă de eventuale variaţii ar fi mai mare.

Un Univers întunecat

După cum am văzut în articolele precedente (1, 2, 3 şi 4), măsurătorile din ce în ce mai precise la nivel de Univers, cum ar fi măsurarea vitezei de rotaţie a stelelor, a efectelor de lentilă gravitaţională exercitate de diverse obiecte astronomice sau a supernovelor din galaxii îndepărtate, au dus la concluzia că o mare parte a Universului nostru este „întunecată”.

Materia pe care o cunoaştem şi pe care o studiem în laborator ar constitui doar circa 5% din energia conţinută în Univers. Restul ar fi un amestec de materie întunecată şi energie întunecată, aceasta din urmă reprezentând mai bine de 70% din conţinutul de energie din Univers.  Există, evident, teorii alternative, care încearcă să explice Universul modificând, de exemplu, teoria gravitaţiei a lui Einstein.

Totuşi, marea parte a oamenilor de ştiinţă sunt convinşi că materia şi energia „întunecate” există şi că, mai devreme sau mai târziu, vom şti din ce sunt alcătuite. Multe experimente, o mare parte instalate în laboratoare subterane, vânează materia întunecată. În ceea ce priveşte însă energia „întunecată” există puţine idei experimentale, subiectul fiind extrem de dificil. În acest articol prezentăm, pe scurt, o nouă propunere de experiment care ar putea pune în evidenţă variaţii în energia „întunecată” a vidului.

Folosirea interferenţei atomilor ultra-reci pentru studiul energiei „întunecate” a vidului

Recent,  o echipă de cercetători din Statele Unite şi din Regatul Unit al Marii Britanii, sub conducerea tânărului, ca spirit (are 83 de ani), Martin Perl, laureat al Premiului Nobel în Fizică în 1995 pentru descoperirea leptonului tau (un „frate” al electronului cu masa de circa 3500 de ori mai mare), a propus un studiu experimental al eventualelor variaţii în energia „întunecată” a vidului ("dark content of the vacuum") cu ajutorul interferenţei atomilor ultra-reci. Acest gen de interferenţă se bazează pe proprietăţi cuantice ale materiei, în cazul concret ale atomilor (dualismul particulă – undă şi proprietatea de interferenţă).

Se doreşte folosirea a două interferometre identice, poziţionate unul lângă altul; eventuala diferenţă între cele două interferometre ar putea semnala prezenţa unei variaţiuni în energia vidului în cele două puncte unde sunt poziţionate interferometrele.

În fiecare din cele două interferometre identice vor fi lăsaţi să „cadă”, sub influenţa forţei de atracţie gravitaţională, într-un tub vidat cu lungimea de 1.5 m, atomi ultra-reci de cesiu. Un fascicul laser va circula în acelaşi tub şi va interacţiona cu atomii, care se vor afla într-o superpoziţie de două stări cuantice. Un al doilea puls laser va interacţiona cu atomii la baza tubului, unde va fi măsurată interferenţa între cele două parcursuri şi va fi determinată aşa-numita „diferenţă de fază” între cele două stări care a fost acumulată în timpul căderii (la sfârşitul articolului vom sugera câteva articole de unde cititorii pot afla mai multe informaţii tehnice).

Ce urmăresc cercetătorii?

Într-un final, obiectivul experimentului este de a determina diferenţa între cele două „diferenţe de fază” (dintre cele două interferometre identice).

 

 

 

grafic diferenta de faza
În partea stângă a figurii avem cazul în care nu există diferenţe între cele două interferometre; în partea dreaptă se măsoară diferenţele de fază, posibil semnal al variaţiei energiei întunecate în cele două regiuni în care sunt poziţionate interferometrele.




Interpretarea rezultatelor

Dacă atomii în cădere în cele două interferometre interacţionează cu o eventuală formă de energie a vidului (de natură ne-gravitaţională), şi în plus, această energie are valori diverse în puncte diverse, s-ar putea obţine o valoare pentru diferenţa finală între cele două diferenţe de fază raportate la cele două interferometre, diferită de zero.

La ora actuală cercetătorii care au propus acest experiment sunt în faza de realizare, cu obiectivul de a începe măsurătorile, în aproximativ 3 ani.

Care ar putea fi legătura între un eventual rezultat pozitiv şi energia întunecată a Universului încă nu este clar, deoarece modelele de energie întunecată în care aceasta este reprezentată de o energie a vidului prevăd că aceasta ar trebui să fie constantă, deci nu variabilă de la un punct la altul. Martin Perl răspunde la această întrebare amintind cuvintele îndrumătorului lui din anii tinereţii, Isadore Rabi, la rândul lui laureat al Premiului Nobel în Fizică, în 1944: Fizica este o ştiinţă experimentală.

Un rezultat în această direcţie ar putea da un nou avânt atât teoriilor fizicii moderne, cât şi modului în care vedem Universul şi evoluţia acestuia. Pentru viitor, echipa de cercetători are în plan propunerea realizării unui experiment similar în spaţiu, într-un satelit care orbitează în jurul Pământului.

Mai multe informaţii şi detalii tehnice (în engleză):

Physics World
Arxiv
Slac Stanford.edu




 

Autoarea mulţumeşte pentru colaborare dnei Diana Sirghi.

Modulul de comentarii de mai jos poate fi folosit, dar este încă în perioada de testare. Logarea prin FB și Google nu funcționează pt moment.
Se pot publica comentarii după înregistrare ori pur și simplu ca vizitator (fără nicio formalitate de înregistrare). Pt vizitatori comentariile sunt moderate, înainte de publicare.

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
symbols left.
Loghează-te cu... ( ori Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
Susţine-ne pe Patreon!


Contact
| T&C | © 2020 Scientia.ro