Это – исследование на контрастах. Больше десятилетия физики ломали голову над темной энергией, таинственный материал это уничтожает пространство и было обнаружено только путем изучения вселенной в самых больших весах.
Теперь, исследователи исследовали его имущественное использование о самых маленьких доступных инструментах — атомы, падающие свободно в барокамере. Эксперимент, сообщил сегодня в Науке, не показывает, какова темная энергия, но это помогает отнести гвоздь, каково это не. В частности это сужает перспективы одной популярной идеи: та темная энергия проживает в предполагавшихся «частицах хамелеона», скрывающихся в простом виде.«Я считаю захватывающим быть в состоянии использовать эксперименты лабораторных весов для испытания таких идей», говорит Амол Упэдхай, теоретический физик в университете Висконсина, Мадисона, кто не был вовлечен в работу.
Испытание не полностью исключает хамелеонов, он говорит, но будущие улучшения могли бы поместить идею окончательному испытанию.Открытие темной энергии качало физику и космологию. Ученые думали, что расширение вселенной замедлялось, поскольку галактики тащили на друг друге с их силой тяжести и противодействовали расширению, начавшемуся с большого взрыва.
Однако в 1998 две бригады космологов показали, что фактически расширение ускоряется путем изучения звездных взрывов, названных суперновинками. Результат был поддержан исследованиями групп галактики, послесвечением большого взрыва (реликтовое излучение), и другие космологические явления.
Физики приписывают ускорение своего рода протягивающей пространство темной энергии.Но что такое темная энергия? Существует две возможности.
Это могла быть энергия, скрытая в вакууме самого пустого места — космологическая константа, поскольку Альберт Эйнштейн выдвинул гипотезу в 1917. Или это могла быть квантовая область, заполняющая пространство и взрывающая его как воздушный шар. Обе альтернативы имеют проблемы. Учитывая стандартную модель физики элементарных частиц, теоретики могут вычислить то, чем должна быть космологическая константа, и они заставляют значение, значительно слишком большое объяснять относительно скромное ускорение — предлагающий некоторую неизвестную физику просто ноли это.
С другой стороны, присутствие квантовой области влияло бы на вещи как орбиты планет в солнечной системе — но темная энергия не кажется.Это – то, где частицы хамелеона входят. Гипотетические частицы составили бы просто такую квантовую область, но они будут взаимодействовать с вопросом в пути, который заставил бы область исчезнуть везде, где плотность вопроса была высока.
Таким образом область не проявила бы значимого результата на вещи как планеты. «У хамелеона, как много других теоретических идей, есть маленькая вероятность того, чтобы быть там», говорит Джастин Хоери, теоретический космолог в Университете Пенсильвании и соавтор понятия. «Тем не менее, мы должны проверить его, если мы можем».Это, что сделали Khoury, Хольгер Мюллер, атомный физик в Калифорнийском университете, Беркли и коллеги. Для поиска области хамелеона они изучили взаимодействия между алюминиевой сферой 9,5 миллиметров в диаметре и затяжкой 10 миллионов ультрахолодных цезиевых атомов в барокамере. Если бы была область хамелеона в вакууме, то сфера раздавила бы его.
И как шар для боулинга на батуте, сфера согнула бы область недалеко от своей поверхности, заставив силу области сузиться к нолю. Облако атомов скатилось бы со скошенной области, испытав кратковременную силу к сфере. Кардинально, само облако не было достаточно плотным, чтобы подавить область и испортить результат. «Простым языком мы ищем забавную силу между сферой и атомами», говорит Мюллер.Та сила прибыла бы в дополнение к напряжению силы тяжести Земли.
Так, исследователи повторили эксперимент в двух различных конфигурациях. В одном они исключили атомы из на 8,8 миллиметров выше сферы, достаточно близко для скошенной области хамелеона для проявления силы. Они использовали изящно чувствительный метод, названный интерферометрией атома для измерения ускорения цезиевых атомов, когда они влюбились в приблизительно 20 миллисекунд (см. рис.). В другой конфигурации они пропустили атомы хорошо стороне сферы, где область хамелеона должна была быть однородной и не произвести силу.
Так, если бы была область хамелеона, то атомы ускорились бы вниз быстрее, когда пропущено выше сферы. Фактически, в обеих конфигурациях, атомы, ускоренные при том же уровне к в точности 1 части в 1 миллионе.Любопытно, ни Мюллер, ни Хоери не продумали эксперимент.
Вместо этого это было предложено Клэр Беррэдж и Эдмундом Коуплендом из университета Ноттингема в Соединенном Королевстве и Эдварда Хайндса из Имперского колледжа Лондона в газете, которую они отправили по почте к серверу arXiv перед печатью год назад. «Конечно, я был разочарован, что они сделали это перед нами», говорит Хайндс, «но у них уже был подходящий прибор, в то время как мы должны были построить эксперимент в частности для цели».В его текущей точности эксперимент исключает только хамелеонов, взаимодействие которых с вопросом — вещь, заставляющая область уйти, где плотность вещества высока — намного более сильна, чем сила тяжести, говорит Хоери. Те, которые взаимодействуют с вопросом более слабо, все еще жизнеспособны, говорит он. Мюллер говорит, что его бригада стремится улучшать точность их эксперимента к 1 части в 1 миллиарде, который должен поместить хамелеона в окончательное испытание.
Хайндс пытается избить Мюллера к той цели. И даже если бы понятие хамелеона умирает, существуют другие способы скрыть квантовую область, которая произвела бы темную энергию.