211service.com
Sådan bygger du en mørk energidetektor
Forestillingen om mørk energi er ejendommelig, selv efter kosmologiske standarder.
Kosmologer har påtvunget os ideen om at forklare den tilsyneladende accelererende udvidelse af universet. De siger, at denne acceleration er forårsaget af energi, der fylder rummet med en tæthed på 10^-10 joule pr. kubikmeter.
Det mærkelige ved denne idé er, at når rummet udvider sig, så udvider mængden af energi også. Hvis du har opdaget fejlen i dette argument, er du ikke alene. At glemme loven om energibevarelse er ikke en lille forglemmelse.
Det, vi har brug for, er en anden måde at studere mørk energi på, ideelt set i et laboratorium på Jorden. I dag foreslår Martin Perl ved Stanford University og Holger Mueller nede ad vejen ved University of California, Berkeley, netop et sådant eksperiment.
Den mørke energitæthed lyder måske lille, men Perl og Mueller påpeger, at fysikere rutinemæssigt måler felter med meget mindre energitætheder. For eksempel har et elektrisk felt på 1 volt pr. meter en energitæthed på 10^-12 joule pr. kubikmeter. Det er nemt at måle på Jorden.
Selvfølgelig er der nogle vigtige forskelle mellem et elektrisk felt og det mørke energifelt, der gør målinger vanskelige. Ikke mindst af disse er, at du ikke kan slukke for mørk energi. En anden er, at der ikke er nogen kendt reference, som man kan måle det på.
Det efterlader muligheden for en gradient i det mørke energifelt. Hvis der er en sådan gradient, så burde det være muligt at måle dens effekt, og den bedste måde at gøre dette på er med atominterferometri, siger Perl og Mueller.
Atominterferometri måler faseændringen forårsaget af forskellen i to baner for et atom i rummet. Så hvis der eksisterer en gradient i dette felt, burde det være muligt at få øje på det ved at ophæve virkningerne af alle andre kræfter. Perl og Mueller foreslår at udelukke elektromagnetiske kræfter med konventionelle skjolde og bruge to atom interferometre til at udligne virkningen af gravitationskræfter.
Det skulle tillade målinger med hidtil uset nøjagtighed. Eksperimenter med enkeltatom-interferometre har allerede målt Jordens tyngdekraft til en nøjagtighed på 10^-9. Teknikken med dobbelt interferometer bør øge dette til mindst 10^-17.
Det er et meget spændende eksperiment, som ser ud til at være inden for rækkevidde med nutidens teknologi.
Der er to potentielle fluer i Perl og Muellers salve. Den første er, at naturen af mørk energi er fuldstændig ukendt. Hvis den eksisterer, og hvis der er en gradient, er det på ingen måde sikkert, at mørk energi overhovedet vil udøve en kraft på atomer. Det vil efterlade dem den endeløse opgave at forsøge at sætte strammere og strammere grænser for størrelsen af en ikke-eksisterende styrke.
Den anden er, at en anden ukendt kraft vil løfte hovedet i dette regime og oversvømme målingerne. Hvis det sker, er det svært at forestille sig, at Perl og Mueller er for kede af det. Det er den slags opdagelse, der burde få enhver fysiker til at smile.
Ref: arxiv.org/abs/1001.4061 : Udforsker muligheden for at detektere mørk energi i et terrestrisk eksperiment ved hjælp af atominterferometri