Ett av de största problemen inom modern fysik är att förena den enorma skillnaden mellan energin som bärs av slumpmässiga fluktuationer i rymdens vakuum och den mörka energin som driver universums expansion.
Genom ny forskning publicerad i The European Physical Journal Plus , har forskare under ledning av Enrico Calloni vid University of Neapel Federico II, Italien, avslöjat en prototyp för ett ultraexakt strålbalansinstrument, som de hoppas kan användas för att mäta interaktionen mellan dessa vakuumfluktuationer och gravitationsfält. Med några ytterligare förbättringar kan instrumentet så småningom göra det möjligt för forskare att kasta nytt ljus över mörk energis gåtfulla ursprung.
Inuti ett vakuum dyker elektromagnetiska vågor ständigt upp och försvinner genom slumpmässiga fluktuationer, så att även om rymden inte innehåller någon materia, bär den fortfarande en viss mängd energi. Genom sin forskning hade Callonis team som mål att mäta inverkan av dessa fluktuationer med hjälp av en toppmodern strålbalans.
Teamets instrument är designat för att fungera vid temperaturer på 90K (-183°C), och bär ett litet prov av en högtemperatursupraledare i ena änden av strålen, initialt balanserad av motvikter i den andra änden. Genom kvanteffekter utlösta av dess interaktion med slumpmässiga vakuumfluktuationer, förutspådde teamet att detta prov skulle genomgå små förändringar i vikt.
Dessa förändringar kunde i sin tur detekteras med hjälp av interferometri. Detta skulle innebära att jämföra avstånden som tillryggalagts av båda delarna av en delad ljusstråle när de studsar tillbaka från varje ände av strålen – skapad på grund av den nya skillnaden i vikt mellan supraledarprovet och motvikten.
Teamets studie beskriver deras första tester för en prototyp för deras strålbalans i ett labb på Sardinien, som upplever extremt låga nivåer av seismiskt brus. Baserat på deras tidiga resultat är Calloni och kollegor nu övertygade om att när det är klart, skulle deras slutliga experiment vara tillräckligt känsligt för att fånga upp interaktionen mellan vakuumfluktuationer och gravitationsfält.
Mer information: Annalisa Allocca et al, Termisk brusbegränsad strålbalans som prototyp av Archimedes vakuumviktsexperiment och B-L mörk fotonsökning, The European Physical Journal Plus (2024). DOI:10.1140/epjp/s13360-024-04920-x
Tillhandahålls av SciencePOD
