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Cómo construir un detector de energía oscura
La noción de energía oscura es peculiar, incluso para los estándares cosmológicos.
Los cosmólogos nos han impuesto la idea de explicar la aparente expansión acelerada del Universo. Dicen que esta aceleración es causada por energía que llena el espacio a una densidad de 10 ^ -10 julios por metro cúbico.
Lo extraño de esta idea es que a medida que el espacio se expande, también lo hace la cantidad de energía. Si ha detectado la falla en este argumento, no está solo. Olvidar la ley de conservación de la energía no es un descuido menor.
Lo que necesitamos es otra forma de estudiar la energía oscura, idealmente en un laboratorio en la Tierra. Hoy, Martin Perl de la Universidad de Stanford y Holger Mueller en la Universidad de California, Berkeley, sugieren tal experimento.
La densidad de energía oscura puede parecer pequeña, pero Perl y Mueller señalan que los físicos miden de forma rutinaria campos con densidades de energía mucho más pequeñas. Por ejemplo, un campo eléctrico de 1 voltio por metro tiene una densidad de energía de 10 ^ -12 julios por metro cúbico. Eso es fácil de medir en la Tierra.
Por supuesto, existen algunas diferencias importantes entre un campo eléctrico y el campo de energía oscura que dificultan las mediciones. Uno de los más importantes es que no puedes apagar la energía oscura. Otra es que no se conoce ninguna referencia con la que medirlo.
Eso deja la posibilidad de un gradiente en el campo de energía oscura. Si existe tal gradiente, entonces debería ser posible medir su efecto y la mejor manera de hacerlo es con interferometría de átomos, dicen Perl y Mueller.
La interferometría atómica mide el cambio de fase causado por la diferencia en dos trayectorias de un átomo en el espacio. Entonces, si existe un gradiente en este campo, debería ser posible detectarlo cancelando los efectos de todas las demás fuerzas. Perl y Mueller sugieren eliminar las fuerzas electromagnéticas con escudos convencionales y usar interferómetros de dos átomos para cancelar el efecto de las fuerzas gravitacionales.
Eso debería permitir mediciones con una precisión sin precedentes. Los experimentos con interferómetros de un solo átomo ya han medido la atracción gravitacional de la Tierra con una precisión de 10 ^ -9. La técnica del interferómetro doble debería aumentar esto a al menos 10 ^ -17.
Es un experimento muy emocionante que parece estar al alcance de la tecnología actual.
Hay dos posibles moscas en el ungüento de Perl y Mueller. La primera es que se desconoce por completo la naturaleza de la energía oscura. Si existe y si hay un gradiente, de ninguna manera es seguro que la energía oscura ejerza una fuerza sobre los átomos. Eso les dejará la interminable tarea de tratar de poner límites cada vez más estrictos al tamaño de una fuerza inexistente.
La segunda es que alguna otra fuerza desconocida levantará su cabeza en este régimen y hundirá las mediciones. Si eso sucede, es difícil imaginar que Perl y Mueller estén demasiado molestos. Ese es el tipo de descubrimiento que debería hacer sonreír a cualquier físico.
Ref: arxiv.org/abs/1001.4061 : Explorando la posibilidad de detectar energía oscura en un experimento terrestre usando interferometría atómica