Θα μπορούσε η σκοτεινή ενέργεια να μελετηθεί στο εργαστήριο;

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, 29 Ιουνίου 2004  

Μπορεί να είναι δυνατή η μέτρηση στο εργαστήριο των ιδιοτήτων της σκοτεινής ενέργειας, σύμφωνα με φυσικούς στη Βρετανία και τον Καναδά. Ένα σχετικά απλό πείραμα βασισμένο στις υπεραγωγικές συσκευές, γνωστές ως επαφές Josephson, θα μπορούσε να δείξει εάν κάποιο τμήμα ή όλη η σκοτεινή ενέργεια στο Σύμπαν οφείλεται στις κβαντικές διακυμάνσεις του κενού (C Beck and M Mackey 2004 arXiv.org/abs/astro-ph/0406504).

Οι κβαντικές διακυμάνσεις σημαίνουν ότι το κενό δεν είναι κενό όπως υποτίθεται στην κλασσική φυσική. Αυτές οι διακυμάνσεις, επίσης, είναι γνωστές ως διακυμάνσεις μηδενικού σημείου, και είναι μια συνέπεια της αρχής της αβεβαιότητας. Αυτές δίνουν στο κενό μια δομή που φανερώνεται με μια ποικιλία διαφορετικών τρόπων, όπως το φαινόμενο Casimir. Οι φυσικοί έχουν μετρήσει ήδη τα αποτελέσματα αυτής της ενέργειας του κενού στα κυκλώματα που περιέχουν τις επαφές Josephson.

Μια σειρά αστροφυσικών παρατηρήσεων έχει προτείνει ότι τουλάχιστον το 73% του σύμπαντος αποτελείται από τη σκοτεινή ενέργεια -- που προκαλεί μια απωστική δύναμη αντίθετη της βαρυτικής αναγκάζοντας έτσι το σύμπαν να διαστέλλεται με αυξανόμενο ρυθμό. Εντούτοις, κανένας δεν ξέρει από τι αποτελείται η σκοτεινή ενέργεια. Η ενέργεια του κενού είναι υποψήφια για τη σκοτεινή ενέργεια, αν και το ποσό της ενέργειας στο κενό, που προβλέπεται από τη θεωρία, είναι περίπου 120 μεγέθη περισσότερη από το ποσό που υποδεικνύεται από τις παρατηρήσεις.

Το 1982, ο Roger Koch και οι συνάδελφοι του, τότε στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλευ και το εργαστήριο Lawrence, εκτέλεσαν ένα πείραμα στο οποίο μέτρησαν το φάσμα των συχνοτήτων των διακυμάνσεων στις επαφές Josephson. Το σύστημά τους ψύχθηκε σε θερμοκρασίες λίγα χιλιοστά του Kelvin έτσι ώστε οι θερμικές δονήσεις να μειωθούν στο ελάχιστο, αφήνοντας μόνο τις κβαντικές διακυμάνσεις του μηδενός.

Τώρα, οι Christian Beck στο Πανεπιστήμιο Queen Mary του Λονδίνου και ο Michael Mackey στο Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ έχουν αναλύσει ξανά αυτά τα αποτελέσματα λαμβάνοντας υπόψη τις πρόσφατες αστροφυσικές εκτιμήσεις της πυκνότητας της σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν.

Οι Beck και Mackey υποστηρίζουν ότι οι διακυμάνσεις του σημείου μηδέν που μετρήθηκαν από την ομάδα Koch υπονοούν μια διαφορετική από το μηδέν πυκνότητα για την ενέργεια του κενού, και ισχυρίζονται ότι αυτή η τιμή δεν μπορεί να υπερβεί την τιμή για την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν. Χρησιμοποιώντας αυτήν την προϋπόθεση, προβλέπουν ότι πρέπει να υπάρχει μια διακοπή στο φάσμα των διακυμάνσεων σε μια συχνότητα περίπου 1.69 x 10¹² Hertz.

Οι Beck και Mackey θεωρούν ότι μελλοντικά πειράματα σε μια νέα γενεά επαφών Josephson, που θα λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στο να διευκρινιστεί εάν υπάρχει ή όχι αυτή η διακοπή. Τέτοια πειράματα θα φανέρωναν, επίσης, εάν η σκοτεινή ενέργεια συσχετίζεται πράγματι με την ενέργεια του κενού.