Как вакуум может раскрыть тайну темной энергии: удивительный эксперимент с весами и сверхпроводниками
Вселенная расширяется с ускорением, и за это отвечает таинственная сила, называемая темной энергией. Она составляет около 70% всей энергии и материи в космосе, но ее природа до сих пор остается загадкой для физиков. Одна из гипотез гласит, что темная энергия — это энергия вакуума, то есть энергия, которая присутствует даже в пустом пространстве из-за квантовых флуктуаций.
Квантовые флуктуации — это случайные возникновения и исчезновения электромагнитных волн в вакууме. Они не нарушают закон сохранения энергии, так как происходят в очень короткие промежутки времени. Однако, по мнению некоторых теоретиков, эти флуктуации могут создавать отталкивающее давление, которое ускоряет расширение Вселенной.
Проблема в том, что теоретическая оценка энергии вакуума дает значение, которое в миллиарды раз больше, чем наблюдаемое значение темной энергии. Это означает, что-либо теория неверна, либо существует какой-то механизм, который подавляет энергию вакуума до очень маленького значения.
Чтобы проверить гипотезу о вакууме, нужно измерить его взаимодействие с гравитацией. Это очень сложная задача, так как эффект должен быть крайне мал. Но итальянские ученые, возглавляемые Энрико Каллони из Университета Неаполя Федерико II, разработали прототип прибора, который, по их мнению, может справиться с этим вызовом.
Прибор представляет собой весы, на одном конце которых находится образец сверхпроводника, а на другом — противовес. Сверхпроводник — это материал, который при определенной температуре теряет сопротивление электрическому току. Сверхпроводник взаимодействует с электромагнитными волнами в вакууме и, как следствие, должен менять свой вес. Это изменение веса можно обнаружить с помощью интерферометрии — метода, основанного на сравнении фаз световых лучей, отраженных от разных концов весов.
Прибор работает при температуре 90K (-183°C) и расположен в лаборатории на Сардинии, где очень низкий уровень сейсмического шума. Первые испытания показали, что прибор достаточно чувствителен, чтобы измерить взаимодействие вакуума и гравитации. Однако, для получения окончательных результатов нужно еще улучшить точность и устойчивость прибора, а также уменьшить влияние других факторов, таких как температура, давление, влажность
Если эксперимент удастся, он может стать прорывом в понимании темной энергии и ее связи с квантовой физикой. Это, в свою очередь, может открыть новые горизонты для изучения Вселенной и ее эволюции.