Результаты эксперимента, о котором сообщают в проблеме этой недели Науки, сужают поиск хамелеонов тысячу раз по сравнению с предыдущими тестами, и Мюллер, доцент физики, надеется, что его следующий эксперимент или подвергнет хамелеонов или подобные сверхлегкие частицы как реальная темная энергия, или докажет, что они были ненадежным человеком, в конце концов.Темная энергия была сначала обнаружена в 1998, когда ученые заметили, что вселенная расширялась по когда-либо увеличивающемуся уровню, по-видимому выдвинутому обособленно невидимым давлением, проникающим во всем пространстве и составляющим приблизительно 68 процентов энергии в космосе.
Несколько ученых УКА Беркли были членами двух команд, которые сделали то получившее Нобелевскую премию открытие, и физик Сол Перлматтер разделил приз.С тех пор теоретики предложили многочисленные теории объяснить все еще таинственную энергию.
Это можно было просто соткать в ткань вселенной, космологическая константа, которую Альберт Эйнштейн предложил в уравнениях Общей теории относительности и затем отрицал. Или это могла быть квинтэссенция, представленная любым количеством гипотетических частиц, включая потомков бозона Хиггса.В 2004 теоретик и соавтор Джастин Хоери из Университета Пенсильвании предложили одну возможную причину, почему частицы темной энергии не были обнаружены: они скрываются от нас.
Определенно, Хоери предложил, чтобы частицы темной энергии, которые он назвал хамелеонами, изменились по массе в зависимости от плотности окружения вопроса.В пустоте пространства хамелеоны имели бы маленькую массу и проявили бы силу по большим расстояниям, которые в состоянии выдвинуть пространство обособленно. В лаборатории, однако, с вопросом все вокруг, у них были бы большая масса и чрезвычайно маленькая досягаемость.
В физике малая масса подразумевает силу дальнего действия, в то время как торжественная месса подразумевает силу малой дальности.Это было бы одним способом объяснить, почему энергию, которая доминирует над вселенной, трудно обнаружить в лаборатории.
«Область хамелеона светлая в пустом месте, но как только это входит в объект, это становится очень тяжелым и так пары только к наиболее удаленному слою большого объекта, а не к внутренним деталям», сказал Мюллер, который является также ученым способности из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. «Это потянуло бы только на наиболее удаленный миллимикрон».Подъем камуфляжаКогда постдокторант УКА Беркли Пол Гамильтон прочитал статью теоретика Клэр Беррэдж в прошлом августе, обрисовав в общих чертах способ обнаружить такую частицу, он подозревал, что интерферометр атома, который он и Мюллер построили в УКЕ Беркли, был бы в состоянии обнаружить хамелеонов, если бы они существовали. Мюллер и его команда построили некоторые самые чувствительные датчики сил где угодно, используя их, чтобы искать небольшие гравитационные аномалии, которые указали бы на проблему с Общей теорией относительности Эйнштейна.
В то время как самые чувствительные из них физически слишком большие, чтобы ощутить силу хамелеона малой дальности, команда немедленно поняла, что один из их менее чувствительных интерферометров атома будет идеален.Burrage предложил измерить привлекательность, вызванную областью хамелеона между атомом и большей массой вместо привлекательности между двумя большими массами, которые подавят область хамелеона на грани того, чтобы быть необнаружимым.Это – то, что сделали Гамильтон, Мюллер и его команда. Они пропустили атомы цезия выше сферы алюминия диаметра дюйма и использовали чувствительные лазеры, чтобы измерить силы на атомах, как они были в свободном падении приблизительно для 10 – 20 миллисекунд.
Они не обнаружили силы кроме силы тяжести Земли, которая исключает вынужденные хамелеоном силы миллион раз, более слабый, чем сила тяжести. Это устраняет большой спектр возможных энергий для частицы.Что относительно symmetrons?Эксперименты в CERN в Женеве и Ферми Национальная Лаборатория Акселератора в Иллинойсе, а также другие тесты, используя нейтронные интерферометры, также ищут доказательства хамелеонов, до сих пор без удачи.
Мюллер и его команда в настоящее время улучшают их эксперимент, чтобы исключить все другие возможные энергии частицы или, в лучшем варианте развития событий, обнаружить доказательства, что хамелеоны действительно существуют.«Хольгер исключил хамелеонов, которые взаимодействуют с обычным веществом более сильно, чем сила тяжести, но он теперь выдвигает свой эксперимент в области, где хамелеоны взаимодействуют в том же самом масштабе как сила тяжести, где они, более вероятно, будут существовать», сказал Хоери.
Их эксперименты могут также помочь сузить поиск других гипотетических показанных областей темной энергии, таких как symmetrons и формы измененной силы тяжести, такие как так называемый f (R) сила тяжести.«В худшем случае мы узнаем больше того, какова темная энергия не. Хотелось бы надеяться, это дает нам лучшее представление о том, каково это могло бы быть», сказал Мюллер. «Однажды, кто-то будет удачлив и найдет его».
Работа финансировалась Фондом Дэвида и Лусил Пэкард, Национальным научным фондом и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства. Соавторы с Мюллером, Гамильтоном и Хоери – аспиранты физики УКА Беркли Мэтт Яффе и Квинн Симмонс и постдокторант Филипп Хаслингер.