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Come costruire un rilevatore di energia oscura
La nozione di energia oscura è peculiare, anche per gli standard cosmologici.
I cosmologi ci hanno imposto l'idea di spiegare l'apparente espansione accelerata dell'Universo. Dicono che questa accelerazione sia causata dall'energia che riempie lo spazio con una densità di 10^-10 joule per metro cubo.
La cosa strana di questa idea è che man mano che lo spazio si espande, aumenta anche la quantità di energia. Se hai individuato il difetto in questo argomento, non sei solo. Dimenticare la legge di conservazione dell'energia non è cosa da poco.
Ciò di cui abbiamo bisogno è un altro modo di studiare l'energia oscura, idealmente in un laboratorio sulla Terra. Oggi, Martin Perl della Stanford University e Holger Mueller in fondo alla strada presso l'Università della California, Berkeley, suggeriscono proprio un simile esperimento.
La densità di energia oscura potrebbe sembrare piccola, ma Perl e Mueller sottolineano che i fisici misurano abitualmente campi con densità di energia molto più piccole. Ad esempio un campo elettrico di 1 Volt per metro ha una densità di energia di 10^-12 joule per metro cubo. È facile da misurare sulla Terra.
Naturalmente ci sono alcune importanti differenze tra un campo elettrico e il campo di energia oscura che rendono difficili le misurazioni. Non ultimo di questi è che non puoi spegnere l'energia oscura. Un altro è che non esiste un riferimento noto rispetto al quale misurarlo.
Ciò lascia la possibilità di un gradiente nel campo di energia oscura. Se esiste un tale gradiente, allora dovrebbe essere possibile misurarne l'effetto e il modo migliore per farlo è con l'interferometria atomica, dicono Perl e Mueller.
L'interferometria atomica misura il cambiamento di fase causato dalla differenza di due traiettorie di un atomo nello spazio. Quindi, se esiste un gradiente in questo campo, dovrebbe essere possibile individuarlo annullando gli effetti di tutte le altre forze. Perl e Mueller suggeriscono di schermare le forze elettromagnetiche con scudi convenzionali e di utilizzare due interferometri atomici per annullare l'effetto delle forze gravitazionali.
Ciò dovrebbe consentire misurazioni con una precisione senza precedenti. Esperimenti con interferometri a singolo atomo hanno già misurato l'attrazione gravitazionale terrestre con una precisione di 10^-9. La tecnica del doppio interferometro dovrebbe aumentare questo valore almeno a 10^-17.
Questo è un esperimento molto eccitante che sembra essere alla portata della tecnologia di oggi.
Ci sono due potenziali mosche nell'unguento di Perl e Mueller. La prima è che la natura dell'energia oscura è del tutto sconosciuta. Se esiste e se c'è un gradiente, non è affatto certo che l'energia oscura eserciterà una forza sugli atomi. Ciò lascerà loro il compito infinito di cercare di porre limiti sempre più stretti alle dimensioni di una forza inesistente.
La seconda è che qualche altra forza sconosciuta alzerà la testa in questo regime e sommergerà le misurazioni. Se ciò accade, è difficile immaginare che Perl e Mueller siano troppo sconvolti. Questo è il tipo di scoperta che dovrebbe far sorridere qualsiasi fisico.
Rif: arxiv.org/abs/1001.4061 : Esplorare la possibilità di rilevare l'energia oscura in un esperimento terrestre utilizzando l'interferometria atomica