Одна из величайших проблем современной физики — согласовать огромную разницу между энергией, переносимой случайными колебаниями в космическом вакууме, и темной энергией, вызывающей расширение Вселенной.
Благодаря новому исследованию, опубликованному в Европейский физический журнал плюсИсследователи под руководством Энрико Каллони из Неаполитанского университета Федерико II, Италия, представили прототип сверхточного прибора для балансировки луча, который, как они надеются, можно использовать для измерения взаимодействия между этими вакуумными флуктуациями и гравитационными полями. При некоторых дальнейших улучшениях этот инструмент может в конечном итоге позволить исследователям пролить новый свет на загадочное происхождение темной энергии.
Внутри вакуума электромагнитные волны постоянно возникают и исчезают в результате случайных колебаний, так что, хотя пространство и не содержит никакой материи, оно все равно несет определенное количество энергии. В ходе своих исследований команда Каллони стремилась измерить влияние этих колебаний, используя современные лучевые весы.
Разработанный для работы при температуре 90К (-183°C), прибор команды несет на одном конце луча небольшой образец высокотемпературного сверхпроводника, первоначально уравновешенный противовесами на другом конце. Благодаря квантовым эффектам, вызванным его взаимодействием со случайными флуктуациями вакуума, команда предсказала, что вес этого образца должен претерпевать незначительные изменения.
Эти изменения, в свою очередь, можно обнаружить с помощью интерферометрии. Это потребует сравнения расстояний, пройденных обеими частями разделенного светового луча, когда они отражаются от каждого конца луча, что создается из-за новой разницы в весе между образцом сверхпроводника и противовесом.
В исследовании группы подробно описаны первоначальные испытания прототипа балансира луча в лаборатории на Сардинии, где наблюдается чрезвычайно низкий уровень сейсмического шума. Основываясь на своих ранних результатах, Каллони и его коллеги теперь уверены, что после завершения их последний эксперимент будет достаточно чувствительным, чтобы уловить взаимодействие между вакуумными флуктуациями и гравитационными полями.