Comment construire un détecteur d'énergie sombre

La notion d'énergie noire est particulière, même selon les normes cosmologiques.

Les cosmologistes nous ont imposé l'idée d'expliquer l'expansion apparemment accélérée de l'Univers. Ils disent que cette accélération est causée par l'énergie qui remplit l'espace à une densité de 10^-10 joules par mètre cube.

Ce qui est étrange à propos de cette idée, c'est qu'à mesure que l'espace s'étend, la quantité d'énergie augmente également. Si vous avez repéré la faille dans cet argument, vous n'êtes pas seul. Oublier la loi de conservation de l'énergie n'est pas un petit oubli.

Ce dont nous avons besoin, c'est d'une autre façon d'étudier l'énergie noire, idéalement dans un laboratoire sur Terre. Aujourd'hui, Martin Perl à l'Université de Stanford et Holger Mueller plus loin à l'Université de Californie à Berkeley, suggèrent une telle expérience.

La densité d'énergie noire peut sembler faible, mais Perl et Mueller soulignent que les physiciens mesurent régulièrement des champs avec des densités d'énergie beaucoup plus faibles. Par exemple, un champ électrique de 1 volt par mètre a une densité d'énergie de 10^-12 joules par mètre cube. C'est facile à mesurer sur Terre.

Bien sûr, il existe des différences importantes entre un champ électrique et le champ d'énergie noire qui rendent les mesures délicates. Le moindre d'entre eux est que vous ne pouvez pas désactiver l'énergie noire. Une autre est qu'il n'y a aucune référence connue par rapport à laquelle le mesurer.

Cela laisse la possibilité d'un gradient dans le champ d'énergie noire. S'il existe un tel gradient, alors il devrait être possible de mesurer son effet et la meilleure façon de le faire est d'utiliser l'interférométrie atomique, disons Perl et Mueller.

L'interférométrie atomique mesure le changement de phase causé par la différence de deux trajectoires d'un atome dans l'espace. Ainsi, s'il existe un gradient dans ce champ, il devrait être possible de le repérer en annulant les effets de toutes les autres forces. Perl et Mueller suggèrent de filtrer les forces électromagnétiques avec des boucliers conventionnels et d'utiliser deux interféromètres atomiques pour annuler l'effet des forces gravitationnelles.

Cela devrait permettre des mesures avec une précision sans précédent. Des expériences avec des interféromètres à un seul atome ont déjà mesuré l'attraction gravitationnelle de la Terre avec une précision de 10^-9. La technique du double interféromètre devrait augmenter cette valeur à au moins 10^-17.

C'est une expérience très excitante qui semble être à la portée de la technologie d'aujourd'hui.

Il y a deux mouches potentielles dans la pommade de Perl et Mueller. La première est que la nature de l'énergie noire est entièrement inconnue. S'il existe et s'il y a un gradient, il n'est en aucun cas certain que l'énergie noire exercera une force sur les atomes. Cela leur laissera la tâche sans fin d'essayer de placer des limites de plus en plus strictes sur la taille d'une force inexistante.

La seconde est qu'une autre force inconnue fera son apparition dans ce régime et submergera les mesures. Si cela se produit, il est difficile d'imaginer que Perl et Mueller soient trop bouleversés. C'est le genre de découverte qui devrait faire sourire n'importe quel physicien.

Réf : arxiv.org/abs/1001.4061 : Explorer la possibilité de détecter l'énergie noire dans une expérience terrestre à l'aide de l'interférométrie atomique

cacher