Эксперимент по обнаружению темной энергии не принес результатов

Считается, что вселенная расширяется с ускоряющейся скоростью благодаря таинственной силе, называемой темной энергией. Но как именно эта сила работает? Ученые-физики провели эксперимент, чтобы проверить гипотезу о том, что эта пятая фундаментальная сила действует на отдельные атомы, и не обнаружили ее следов.

Темная энергия была «открыта» в 1998 году, когда физики поняли, что расширение Вселенной не замедляется, как они ожидали. Вместо этого, оказалось, все происходит с точностью до наоборот. Дальнейшие наблюдения на протяжении многих лет подтверждают теорию, и теперь это широко распространенное объяснение, которое объясняет много странностей в стандартной модели космологии.

Но что такое темная энергия? Никто в действительности не знает, но это, кажется, пятая фундаментальная сила, кроме известных четырех, являющимися гравитацией, электромагнетизмом и сильными и слабыми ядерными силами. Какая бы ни была темная энергия, она, похоже, действует почти как противоположность гравитации, сильно отталкивая материю от всей другой материи, а не сближая ее.

Одна ветвь теории предполагает, что темная энергия становится слабее, чем больше материи вокруг нее, то есть она наиболее сильна в космическом вакууме. Это также может объяснить, почему некоторые предыдущие тесты для ее обнаружения оказались пустыми — они использовали большие веса, которые могли бы уменьшить влияние силы.

Поэтому ученые из Университета Ноттингема и Имперского колледжа в Лондоне разработали новые эксперименты для проверки этой теории. Они намеревались исследовать взаимодействия между большим и маленьким весом. В данном случае «большой» вес представлял собой металлический шар диаметром несколько сантиметров, в то время как небольшой вес представлял собой один атом.

Исследователи поместили шар в вакуумную камеру, а затем сбросили вокруг него атомы. Идея заключалась в том, что если между двумя массами действует пятая сила и она ведет себя так, как предполагает теория, то путь атома должен слегка искривляться, когда он проходит мимо шара.

После выполнения тестов физики не обнаружили никаких следов такой силы. Это эффективно исключает данную конкретную теорию, которая также потребовала бы изменений в теории гравитации. Точно так же, другое недавнее исследование исключило «хамелеоновые» частицы от Солнца как носителей силы.

Но нулевой результат не является подтверждением того, что сама темная энергия не существует — это просто означает, что она может «прятаться в другом месте», и теперь ученые сузили поиск.

«Этот эксперимент, соединяющий атомную физику и космологию, позволил нам исключить широкий класс моделей, которые были предложены для объяснения природы темной энергии, и позволит нам ограничить еще много моделей темной энергии», — говорит Эд Копеланд, ведущий автор исследования.

Новые эксперименты могут также добавить информацию к объему растущих доказательств того, что сама теория темной энергии неверна. Другие альтернативные объяснения включают в себя области пространства-времени «Тардис», «темную жидкость» с отрицательной массой, или то, что просто учитывая изменяющуюся структуру космоса, потребность в темной энергии исчезает. Некоторые даже ставят под сомнение обоснованность первоначального открытия, что расширение вселенной ускоряется.

С таким большим количеством вопросов, окружающих эту таинственную силу, несомненно, будет проведено еще много исследований, чтобы попытаться разгадать сложнейшую загадку.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.