science >> Wetenschap >  >> Fysica

Uitgebreide tests met levitated force-sensor vinden geen bewijs van vijfde kracht

Schema van het experiment. a, De 'vijfde kracht' van het kameleonveld wordt gegenereerd door acht dunne films (bronmassa's) van polyimide met een dikte van 75 m, gelijkmatig verdeeld op een roterende plaat. De krachtsensor bestaat uit een stuk pyrolytisch grafiet, diamagnetisch zwevend in een magneto-zwaartekrachtval en een 12,5 μm dikke film (testmassa) van hetzelfde materiaal als de bronmassa's aan de bovenkant ondersteund door een glazen staaf. De magneto-zwaartekrachtval wordt in een vacuümkamer met seismische geluidsisolatie geplaatst. De afstand tussen de testmassa en de bronmassa's is 390 m. De rotatie van de bronmassa's en de beweging van de krachtsensor worden bewaakt door optische systemen, waarbij de optische signalen worden gedetecteerd door respectievelijk fotodiode 1 en fotodiode 2. De inzet toont een schema van de detectie van de verplaatsing van de krachtsensor. b, De roterende bronmassa's genereren een periodieke 'vijfde kracht' Fcham die op de testmassa inwerkt. Een dun elektrisch afschermingsvenster met een dikte van 0,5 m en een magnetisch schild worden gebruikt om de elektrostatische en magnetische achtergrondkrachten af ​​te schermen. c, Het veld ϕ langs de centrale z-as bij twee verschillende rotatiefasen. De rode en blauwe curven geven respectievelijk de gevallen aan met en zonder een film van bronmassa boven de testmassa. Het schema is niet op schaal maar voor de zichtbaarheid. Krediet:Natuurfysica (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01706-9

Een team van onderzoekers van de Nanjing University heeft, in samenwerking met twee collega's van de University of Science and Technology of China, nieuwe tests van de kameleontheorie uitgevoerd en meldt dat er geen bewijs is gevonden voor een vijfde kracht. Ze hebben hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics .

Voorafgaand onderzoek heeft gesuggereerd dat er een mysterieuze kracht op het universum inwerkt - door theoretische fysici omschreven als donkere energie, werd getheoretiseerd als een manier om te verklaren waarom het universum in een steeds sneller tempo uitdijt. Ondanks veel moeite heeft niemand kunnen bewijzen dat donkere energie bestaat. Een theorie die de kameleontheorie wordt genoemd, suggereert dat objecten die worden beïnvloed door de zwaartekracht zich kunnen gedragen op manieren die fluctueren op basis van factoren in hun omgeving. De theorie omvat het idee van een kameleonveld als een vijfde kracht. De theorie is fel bediscussieerd omdat het rechtstreeks in tegenspraak is met de algemene relativiteitstheorie, die stelt dat zwaartekracht naar verwachting constant is.

In deze nieuwe poging probeerden de onderzoekers de theorie te bewijzen of te weerleggen met behulp van een zwevende krachtsensor - een wielvormig apparaat met daaraan bevestigde plastic vinnen dat langs een dunne film draait die bovenop een magnetisch zwevend stuk grafiet zit. De basis onder het grafiet wordt opgehouden met veren. Het doel is om het idee te testen dat de zwaartekracht verschillende hoeveelheden kracht uitoefent, afhankelijk van de dichtheid van objecten in de buurt. In een grote context zou het kameleonveld minder kracht uitoefenen in een dichte omgeving zoals op een individuele planeet dan over een groot, minder dicht stuk ruimte. Als er een vijfde kracht bestaat, moeten de draaiende films een periodieke kracht uitoefenen op de zwevende film.

Na het experiment meerdere keren te hebben uitgevoerd, konden de onderzoekers geen enkel bewijs vinden dat de draaiende vinnen de zwevende film beïnvloedden, wat volgens hen de kameleontheorie uitsluit als een verklarende kandidaat voor donkere energie. Ze suggereren ook dat hun methodologie de noodzaak benadrukt van robuuste, laboratoriumgebaseerde tests als middel om theoretisch onderzoek te verifiëren of in diskrediet te brengen. Ze suggereren dat hun methodologie ook bij andere inspanningen kan worden gebruikt. + Verder verkennen

Voorspellen hoe snel het universum zou kunnen instorten als donkere energie de essentie heeft

© 2022 Science X Network