Si la energía oscura se esconde entre nosotros en forma de partículas hipotéticas llamadas "camaleones", Holger Müller y su equipo de la Universidad de California, Berkeley, planean eliminarlos.
Los resultados de un experimento informado en la edición de esta semana de ciencia reduce la búsqueda de camaleones mil veces en comparación con pruebas anteriores, y Müller, profesor asistente de física, espera que su próximo experimento exponga camaleones o partículas ultraligeras similares como la energía oscura real, o demuestre que eran una voluntad-o'-the-wisp después de todo.
La energía oscura se descubrió por primera vez en 1998 cuando los científicos observaron que el universo se expandía a un ritmo cada vez mayor, aparentemente separado por una presión invisible que impregna todo el espacio y constituye aproximadamente el 68 por ciento de la energía en el cosmos. Varios UC BerkeleyLos científicos fueron miembros de los dos equipos que hicieron ese descubrimiento ganador del Premio Nobel, y el físico Saul Perlmutter compartió el premio.
Desde entonces, los teóricos han propuesto numerosas teorías para explicar la energía aún misteriosa. Podría simplemente estar entretejida en el tejido del universo, una constante cosmológica que Albert Einstein propuso en las ecuaciones de la relatividad general y luego desautorizó. O podría serquintaesencia, representada por cualquier número de partículas hipotéticas, incluida la descendencia del bosón de Higgs.
En 2004, el teórico y coautor Justin Khoury de la Universidad de Pensilvania propuso una posible razón por la que no se han detectado partículas de energía oscura: se esconden de nosotros.
Específicamente, Khoury propuso que las partículas de energía oscura, a las que denominó camaleones, varían en masa según la densidad de la materia circundante.
En el vacío del espacio, los camaleones tendrían una masa pequeña y ejercerían fuerza a largas distancias, capaces de separar el espacio. En un laboratorio, sin embargo, con materia alrededor, tendrían una gran masa y un alcance extremadamente pequeño.física, una masa baja implica una fuerza de largo alcance, mientras que una masa alta implica una fuerza de corto alcance.
Esta sería una forma de explicar por qué la energía que domina el universo es difícil de detectar en un laboratorio.
"El campo del camaleón es ligero en el espacio vacío, pero tan pronto como entra en un objeto se vuelve muy pesado y se acopla solo a la capa más externa de un objeto grande, y no a las partes internas", dijo Müller, quien también esun científico de la facultad en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. "Tiraría solo del nanómetro más externo".
Levantando el camuflaje
Cuando el becario postdoctoral de UC Berkeley Paul Hamilton leyó un artículo de la teórica Clare Burrage en agosto pasado que describía una forma de detectar tal partícula, sospechó que el interferómetro atómico que él y Müller habían construido en UC Berkeley sería capaz de detectar camaleones siMüller y su equipo han construido algunos de los detectores de fuerzas más sensibles en cualquier lugar, usándolos para buscar anomalías gravitacionales leves que podrían indicar un problema con la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Mientras que los más sensibles de estos son físicamente demasiado grandes parasentir la fuerza del camaleón de corto alcance, el equipo se dio cuenta de inmediato de que uno de sus interferómetros de átomos menos sensibles sería ideal.
Burrage sugirió medir la atracción causada por el campo del camaleón entre un átomo y una masa mayor, en lugar de la atracción entre dos masas grandes, lo que suprimiría el campo del camaleón hasta el punto de ser indetectable.
Eso es lo que hicieron Hamilton, Müller y su equipo. Dejaron caer átomos de cesio por encima de una esfera de aluminio de una pulgada de diámetro y utilizaron láseres sensibles para medir las fuerzas sobre los átomos cuando estaban en caída libre durante unos 10 a 20 milisegundos. No detectaronfuerza distinta de la gravedad de la Tierra, que descarta las fuerzas inducidas por el camaleón un millón de veces más débiles que la gravedad. Esto elimina una amplia gama de posibles energías para la partícula.
¿Qué pasa con los simetrones?
Los experimentos en el CERN en Ginebra y el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Illinois, así como otras pruebas con interferómetros de neutrones, también están buscando evidencia de camaleones, hasta ahora sin suerte. Müller y su equipo están mejorando su experimento para descartartodas las demás energías de partículas posibles o, en el mejor de los casos, descubrir evidencia de que los camaleones realmente existen.
"Holger ha descartado los camaleones que interactúan con la materia normal con más fuerza que la gravedad, pero ahora está llevando su experimento a áreas donde los camaleones interactúan en la misma escala que la gravedad, donde es más probable que existan", dijo Khoury.
Sus experimentos también pueden ayudar a reducir la búsqueda de otros campos hipotéticos de energía oscura apantallados, como simetrones y formas de gravedad modificada, como la llamada gravedad f R.
"En el peor de los casos, aprenderemos más sobre lo que no es la energía oscura. Con suerte, eso nos da una mejor idea de lo que podría ser", dijo Müller. "Un día, alguien tendrá suerte y la encontrará".
El trabajo fue financiado por la Fundación David y Lucile Packard, la Fundación Nacional de Ciencias y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. Los coautores con Müller, Hamilton y Khoury son los estudiantes graduados de física de UC Berkeley Matt Jaffe y Quinn Simmons y posdoctoralescompañero Philipp Haslinger.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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