Τεκμηριωμένες γνώσεις σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια και την διαστολή του σύμπαντος θα μπορούσαν να προέλθουν για πρώτη φορά από ένα πείραμα, που περιλαμβάνει υπέρψυχρα άτομα. Αυτό πιστεύει μια ομάδα φυσικών στις ΗΠΑ και το Ηνωμένο Βασίλειο με επικεφαλής τον νομπελίστα Martin Perl, και η οποία σχεδιάζει να ρίξει άτομα καισίου σε δύο ατομικά συμβολόμετρα μήκους 1,5 μέτρων. Οι δυνάμεις του σκοτεινού τομέα (του πεδίου της σκοτεινής ενέργειας) πάνω στα άτομα θα οδηγήσει σε μια διαφορά φάσης που η ομάδα ελπίζει να μετρηθεί με τη σύγκριση των αποτελεσμάτων στις δύο συσκευές.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι το όνομα που δίνεται στην μυστηριώδη ουσία που πιστεύεται ότι προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος, με την άσκηση αρνητικής πίεσης που αντιτίθεται στην έλξη της βαρύτητας. Αλλά αν και η σκοτεινή ενέργεια φαίνεται να αντιπροσωπεύει περίπου το 75% της υλοενέργειας του σύμπαντος, οι επιστήμονες δεν έχουν καμία πραγματική ιδέα το τι είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια. Οι περισσότερες προσπάθειες για την κατανόηση αυτής περιλαμβάνουν παρατηρήσεις των απόμακρων σουπερνοβών και της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας.
Όμως ο Perl και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι μπορούμε να συγκεντρώσουμε νέες πληροφορίες σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια, από ένα πείραμα με ατομικά συμβολόμετρα που πραγματοποιείται σε εργαστήριο εδώ στη Γη. Η ομάδα ελπίζει να εντοπίσει τυχόν άγνωστο «σκοτεινό περιεχόμενο του κενού» (DCV), η οποία, όπως υποστηρίζουν, θα μπορούσε να συμπεριφερθεί όπως η σκοτεινή ενέργεια στον κοσμολογικό χρόνο και στις αντίστοιχες αποστάσεις. Το πείραμα, το οποίο περιγράφεται στην διεύθυνση arxiv.org, θα πρέπει να οργανωθεί και να λειτουργήσει μέχρι το 2014.
Διαφορετικές χωροχρονικές διαδρομές
Σύμφωνα με το προσχέδιο του Perl, κάθε ατομικό συμβολόμετρο λειτουργεί με την ρίψη μιας δέσμης ατόμων μέσα σε ένα θάλαμο κενού ύψους 1,5 μέτρων. Ένας παλμός λέιζερ στη συνέχεια πυροδοτεί την δέσμη στην κορυφή του θαλάμου, βάζοντας κάθε άτομο σε μια υπέρθεση δύο κβαντικών καταστάσεων. Ένας δεύτερος παλμός λέιζερ θα χρησιμοποιηθεί για να ανασυνδέσει τα άτομα στο κατώτατο σημείο του θαλάμου, και ακολούθως μετριέται η συμβολή των κυμάτων μεταξύ των δύο διαδρομών, για να μας αποκαλύψει την μετατόπιση φάσης μεταξύ των καταστάσεων που συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια της πτώσης.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να εκτελέσουν το πείραμα χρησιμοποιώντας δύο πανομοιότυπα συμβολόμετρα, που θα τους επιτρέψει να εξουδετερώσουν την επίδραση του πεδίου βαρύτητας της Γης.
Αν δεν υπάρχουν φαινόμενα που να οφείλονται στην DCV (σκοτεινή ενέργεια), οι μετατοπίσεις φάσης που μετρούν οι συσκευές θα είναι οι ίδιες. Ωστόσο, εάν η πυκνότητα του σκοτεινού περιεχομένου του κενού DCV είναι διαφορετική σε κάθε συμβολόμετρο, τότε οι μετατοπίσεις της φάσης θα είναι διαφορετικές.
Σύμφωνα με την ομάδα, η ανίχνευση βασίζεται σε δύο παραδοχές.
Η πρώτη είναι ότι η DCV ασκεί μια δύναμη στην ύλη κι αυτή δεν είναι βαρυτικής φύσης.
Η δεύτερη υπόθεση είναι ότι το πεδίο της DCV έχει μια ανομοιόμορφη χωρική κατανομή. Με άλλα λόγια, τα άτομα στα δύο διαφορετικά συμβολόμετρα θα αισθάνονται λίγο διαφορετικές δυνάμεις, γεγονός που θα οδηγήσει σε μια μικρή μετατόπιση στη σχετική φάση των ατόμων, και η οποία θα μπορούμε να την μετρήσουμε.
“Δύσκολο να συνδεθεί με τη σκοτεινή ενέργεια
Ωστόσο, αυτή η δεύτερη υπόθεση έρχεται σε αντίθεση με το μοντέλο της κοσμολογικής σταθεράς της σκοτεινής ενέργειας, η οποία περιγράφει τη σκοτεινή ενέργεια ως ιδιότητα του κενού χώρου που είναι ίδια παντού μέσα στο σύμπαν.
Πράγματι, αν το πείραμα εντόπιζε μέχρι σήμερα άγνωστες δυνάμεις (σχετικές με την σκοτεινή ενέργεια), θα ήταν δύσκολο να συγκριθούν τα αποτελέσματα με άλλες μετρήσεις της σκοτεινής ενέργειας.
Οι περισσότερες αναζητήσεις της σκοτεινής ενέργειας (όπως με την ανάλυση του μικροκυματικού υπόβαθρου) γίνονται σε κοσμολογικές κλίμακες χώρου και χρόνου, ενώ εδώ μας ενδιαφέρουν οι διακυμάνσεις της πυκνότητας σκοτεινής ενέργειας σε γήινες κλίμακες, εδώ και τώρα. Δυστυχώς η Κοσμολογία δεν μας λέει τι να περιμένουμε σε αυτές τις κλίμακες.
Γι αυτό και ορισμένοι κοσμολόγοι είναι επιφυλακτικοί σχετικά με την ικανότητα του πειράματος να μας πεί κάτι για τη σκοτεινή ενέργεια.. Τα ατομικά συμβολόμετρα είναι μεν μια συναρπαστική τεχνολογική εξέλιξη, που θα αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για τη βασική έρευνα φυσική, ωστόσο οι κοσμολόγοι δεν έχουν καμία προσδοκία ότι θα μας αποκαλύψει την αιτία της κοσμικής επιτάχυνσης.
Ο Robert Caldwell, κοσμολόγος στο Κολλέγιο Dartmouth, λέει ότι θα ήταν "φανταστικό" αν η ομάδα του Perl ανακάλυπτε κάποια νέα φαινόμενα στο εργαστήριο. Ωστόσο, προειδοποιεί, μπορεί να είναι πολύ δύσκολη η σύνδεση εκ των των υστέρων με την σκοτεινή ενέργεια".
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου