Эксперимент в подвале Лондона наложил ограничения на теорию темной энергии

Вселенная расширяется, и это расширение со временем ускоряется. Эти два факта  установлены путем наблюдения, но мы не знаем, что является причиной этого расширения. Кажется, это какая-то таинственная, неизвестная энергия, которая действует как противоположность гравитации. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Мы называем эту гипотетическую силу «темной энергией», «пятой силой», которая составляет около 72% всего во Вселенной. Мы не знаем, что это на самом деле. Но новый эксперимент только что позволил нам исключить одного из кандидатов на эту роль. 

Вселенная — огромное и сложное место, и насколько нам удалось выяснить, она управляется всего четырьмя фундаментальными силами. Это сильная ядерная сила, слабая ядерная сила , электромагнитная сила и гравитационная сила. Но есть некоторые явления, которые не вписываются в известные законы.

Мы знаем, что это сила является противоположной силе гравитации, что вызывает расширение вселенной. В свою очередь, это позволило сформировать теоретические альтернативы общей теории относительности, чтобы объяснить ускоряющееся расширение Вселенной. Среди таких альтернатив теория хамелеон и теория Симметрона, например.

Казалось бы, если такая сила занимает три четверти пространства, тогда ее легко обнаружить. Предполагается, что вблизи массивных объектов, таких как Земля темная энергия почти подавляется гравитацией, поэтому ее так сложно обнаружить. Команда ученых разработала эксперимент с целью наблюдения этой силы, противоположной гравитации. В герметичной вакуумной камере они поместили массивный объект (алюминиевая сфера размером с мрамор) и очень малый (отдельные атомы рубидия-87) и использовали атомный интерферометр для измерения ускорения атома в сторону массивного объекта.

Физики проводили два вида измерений, в первом случае сбрасывали атомы с высоты 8,8 миллиметров над сферой, а во втором — сбоку от сферы. Свободное падение продолжалось около 20 миллисекунд. 

Согласно теории, если бы между сферой и атомом действовала пятая сила, атом слегка отклонился бы от своего пути, пройдя сферу. Но это отклонение не наблюдалось. Оказалось, что измеренные с помощью атомной интерферометрии значения ускорений совпадают с точностью до одной миллионной доли. 

Это не значит, что пятой силы нет вообще. Измеренные с помощью атомной интерферометрии значения ускорений совпадают с точностью до одной миллионной доли. Это позволяет наложить на теорию хамелеона и Симметрона новые ограничения по параметру взаимодействия, сократив допустимый интервал значений для него на четыре порядка.

И, как заметил физик Эд Хиндс из Имперского колледжа в Лондоне : «Очень интересно узнать что-то об эволюции Вселенной с помощью настольного эксперимента в подвале Лондона».