Et Nyt Eksperiment Indsnævrer Potentielle Egenskaber af Mørk Energi Partikel

A simulation of a galaxy forming under a modified theory of gravity featuring chameleons. En simulering af en galakse, der udgør under en modificeret teori for tyngdekraften med kamæleoner.Grafik: Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University (Phys.org)

Et eksperiment i det Forenede Kongerige ikke har kunnet finde beviser af en partikel beregnet til at forklare de fleste af universets masse. Men jagten er ikke slut.

Når kosmologer observere den måde, som universet udvider sig, vil de finde, at nutidens teorier om sagen ikke kan forklare de fleste af universets energi. De kalder den ukendte energi “mørk energi”, og teoretikere har forsøgt at forklare det ved at foreslå uopdagede partikler og de tilsvarende felter. Forsøg har ikke kunnet finde dokumentation for sådanne partikler, men i fysik, det er ikke nødvendigvis en dårlig ting.

“Vi har ikke udelukket alt,” Clare Burrage, lektor i fysik og astronomi ved University of Nottingham i ENGLAND og en af undersøgelsens forfattere, fortalte Gizmodo. “Der er stadig et vindue af parametre, der er nok mere interessant.”

To 1998 observationer af de fjerneste supernovaer, der viste, at ikke blot er universet udvider sig, men den udvidelse accelererer. At forklare dette krævede en nye, uopdagede drivkraft ting fra hinanden, som fysikerne kalder mørk energi. Beregningerne siden da har afsløret, at mørk energi udgør mere end to tredjedele af universets samlede masse og energi—men vi ved ikke, hvad kilden til den energi, der faktisk er.

Fysikere er med til at forstå de kræfter, mellem almindelige stof i universet, som den elektromagnetiske kraft, som felter (hvis du er i det felt, der afgør, hvor stærkt du føler kraft) med tilsvarende partikler (du kan forstå samspillet mellem to stof-partikler, som udveksling af kraft-partikler). Så, nogle teorier mørkt energi foreslå, at det er en ny form for kraft, der er for svage til at blive observeret på Jorden, med en tilsvarende partikel; disse foreslåede partikler har navne som kamæleon eller symmteron. De seneste beregningsmæssige dokumentation har vist, at teorien om kamæleoner, så navn, fordi deres egenskaber afhænger af det miljø, de eksisterer i, er en levedygtig teori af mørk energi.

Forskere, der arbejder i det Forenede Kongerige havde tidligere foreslået, at hvis disse kræfter eksisteret, de kan spores ved hjælp af en speciel slags eksperiment beslægtet med Galileo dropper to bolde fra toppen af det skæve tårn i Pisa. Forskerne lagt en mandel størrelse aluminium bold, fastgjort til en stang, så den kan bevæge sig rundt i en ekstrem vakuumkammer. Derefter, de er pumpet og fanget en puls af kolde rubidium atomer, derefter udgivet den fælde. Ved hjælp af en registrerings-ordning kaldet atom interferometery, baseret på skinner specielt vendte lasere på atomer, forskerne har målt, hvor atomerne bevægede sig i retning af aluminium bolden blev afholdt i forskellige positioner, på udkig efter den mindste forskelle i acceleration fra de teoretiske forventninger.

Eksperimentet viste at hvis kamæleon eller symmetron partikler der findes, deres virkninger er alt for lille til at blive målt ud fra dette setup, er i henhold til papir publiceret i Physical Review Letters. Denne form for nul-resultat, der er vigtigt—det fortæller teoretikere og eksperimenter til at kigge andetsteds for at få en mørk energi-forklare partikel.

Disse resultater bekræfter en lignende sæt af resultater fra et 2017 papir fra et team af forskere her i Usa, dog med en lidt anden ordning til afsløring. Dette papir “er af meget høj kvalitet, og sammenholdt med vores tidligere grænser,” Holger Müller, leder af 2017 indsats fra University of California, Berkeley, som ikke var involveret i den nye undersøgelse, fortalte Gizmodo i en e-mail. “De bruger lignende, men ikke identiske teknikker, så dette er en relevant styrkelse af de eksperimentelle data. Jeg skulle give fuld kredit, at det var en teoretisk papir ved Burrage, Copeland og Hinds,” tre af de forskere på det nye papir, “der har inspireret os til at se på, kamæleoner.”

Og det er vigtigt at holde udkig. Disse eksperimenter giver plads til nogle iterationer af kamæleoner til at leve, Burrage fortalte Gizmodo. Det er nu et spørgsmål om at øge følsomheden af disse eksperimenter.

Dele Denne Historie


Date:

by