原创 【转】制造暗能量探测器

最近,斯坦福大学的Martin Perl和加州大学伯克利分校的Holger Mueller提出了在实验室检验暗能量的方法.文章中使用原子干涉这种方法.两个原子在非均匀的暗能量场中通过两条不同的路径,走过相同距离后干涉,因为两条路径上的暗能量场不同,所以原子的波函数会不同,可以通过两者波函数的干涉结果来检测暗物质.

       我们知道宇宙可见物质产生的都是引力,它们间相互吸引会导致宇宙慢慢聚团收缩,而实际上天文学观测到宇宙现在处于加速膨胀阶段,这便有了矛盾,现在主流观点是采用暗能量来解释宇宙膨胀,暗能量占宇宙全部物质的73%,密度为每立方米有10^-10焦耳,充满着宇宙,产生斥力,但暗能量至今没有观测到.

       最近,斯坦福大学的Martin Perl和加州大学伯克利分校的Holger Mueller提出了在实验室检验暗能量的方法.虽然10^-10焦耳的数量级很小,但是物理学家仍有能力测量,比如存在一电场,每米电压1伏特,那么这个电场的能量密度为10^-12焦耳每立方米,这要比暗能量的还小,但科学家可以轻松检测.

       问题是,电场和暗能量完全不同,电场你可以通过开关来检测能量的变化,关闭电源时可以认为电场能量为零,打开时测到的差值就是电场能量了.而暗能量你无法关闭,至少人类现有的科技无法做到操纵暗能量,这样的话就没法定标,没法比较测量.


       仍有可能暗能量不是完全均匀的,可能会这儿密些,那儿稀些,这为我们提供了比较测量的途径.文章中使用原子干涉这种方法.如上图所示,两个原子在非均匀的暗能量场中通过两条不同的路径,走过相同距离后干涉,因为两条路径上的暗能量场不同,所以原子的波函数会不同,可以通过两者波函数的干涉结果来检测暗物质.这种双原子干涉的精度可以达到10^-17焦耳每立方米.

       这个实验令人兴奋,因为它用到了如今人类的最高水平技术.但实验有两个潜在的问题,一是我们对暗能量了解有限,它会不会影响原子的波函数仍不确定,二是在这么低的能量下,有可能存在未知的力干扰实验.但不管如何,我们期待实验结果,希望是另所有物理学家眉开眼笑的结果.