Een van de grootste problemen in de moderne natuurkunde is het enorme verschil te verzoenen tussen de energie die wordt gedragen door willekeurige fluctuaties in het vacuüm van de ruimte, en de donkere energie die de uitdijing van het universum aandrijft.

Via nieuw onderzoek gepubliceerd in The European Physical Journal Plus hebben onderzoekers onder leiding van Enrico Calloni van de Universiteit van Napels Federico II, Italië, een prototype onthuld voor een ultranauwkeurig bundelbalansinstrument, waarvan ze hopen dat het kan worden gebruikt om de interactie tussen deze vacuümfluctuaties en zwaartekrachtvelden te meten. Met enkele verdere verbeteringen zou het instrument onderzoekers uiteindelijk in staat kunnen stellen nieuw licht te werpen op de enigmatische oorsprong van donkere energie.

In een vacuüm komen en verdwijnen voortdurend elektromagnetische golven door willekeurige fluctuaties, zodat de ruimte, ook al bevat deze geen materie, toch een bepaalde hoeveelheid energie bevat. Met hun onderzoek probeerde het team van Calloni de invloed van deze fluctuaties te meten met behulp van een ultramoderne bundelbalans.

Het instrument van het team is ontworpen om te werken bij temperaturen van 90 K (-183 ° C) en draagt ​​aan het ene uiteinde van de balk een klein monster van een hoge-temperatuur-supergeleider, aanvankelijk uitgebalanceerd door contragewichten aan het andere uiteinde. Door kwantumeffecten veroorzaakt door de interactie met willekeurige vacuümfluctuaties voorspelde het team dat dit monster minuscule gewichtsveranderingen zou ondergaan.

Deze veranderingen kunnen op hun beurt worden gedetecteerd met behulp van interferometrie. Hierbij zouden de afstanden moeten worden vergeleken die beide delen van een gespleten lichtbundel afleggen terwijl ze terugkaatsen vanaf elk uiteinde van de straal, ontstaan ​​als gevolg van het nieuwe verschil in gewicht tussen het supergeleidermonster en het contragewicht.

Het onderzoek van het team beschrijft hun eerste tests voor een prototype voor hun balansbalans in een laboratorium op Sardinië, dat extreem lage niveaus van seismische ruis ervaart. Op basis van hun eerste resultaten zijn Calloni en collega's er nu van overtuigd dat hun laatste experiment, wanneer voltooid, gevoelig genoeg zou zijn om de interactie tussen vacuümfluctuaties en zwaartekrachtvelden op te pikken.

Meer informatie: Annalisa Allocca et al, Thermische ruis-beperkte bundelbalans als prototype van het Archimedes-vacuümgewichtexperiment en het zoeken naar donkere fotonen in B-L, The European Physical Journal Plus (2024). DOI:10.1140/epjp/s13360-024-04920-x

Geleverd door SciencePOD