Cómo construir un detector de energía oscura

WiggleZ

Todas las pruebas de la energía oscura han llegado procedentes de la observación de galaxias lejanas. Ahora los físicos han descubierto cómo observarla en el laboratorio.

La idea de la energía oscura es peculiar, incluso para los estándares cosmológicos.

Los cosmólogos nos han endilgado la idea de explicar la aparente expansión acelerada del universo. Dicen que esta aceleración está provocada por una energía que llena el espacio a una densidad de 10-10 joules por metro cúbico.

Lo extraño de esta idea es que conforme se expande el espacio, también lo hace la cantidad de energía. Si ya has observado el fallo de este argumento, no estás solo. Olvidarse de la Ley de Conservación de la Energía no es un descuido cualquiera.

Lo que necesitamos es otra forma de estudiar la energía oscura, idealmente en un laboratorio de la Tierra. Hoy, Martin Perl de la Universidad de Stanford y Holger Mueller en la Universidad de California en Berkeley, sugieren justo ese experimento.

La densidad de la energía oscura podría parecer muy pequeña, pero Perl y Mueller señalan que los físicos miden rutinariamente campos con densidades de energía mucho menores. Por ejemplo, un campo eléctrico de 1 voltio por metro tiene una densidad de energía de 10-12 joules por metro cúbico. Esto es fácil de medir en la Tierra.

Por supuesto, hay importantes diferencias entre un campo eléctrico y el campo de la energía oscura que hacen complejas las medidas. Y no la menor, es que no puedes apagar la energía oscura. Otra es que no hay una referencia conocida contra la que realizar la medida.

Esto 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 forma de hacerlo es con interferometría atómica, dicen Perl y Mueller.

La interfeometría atómica mide los cambios de fase provocados por la diferencia en dos trayectorias de un átomo en el espacio. Por lo que si existe un gradiente en este campo, debería ser posible observarlo cancelando los efectos del resto de fuerzas. Perl y Mueller sugieren apantallar las fuerzas electromagnéticas con escudos convencionales y usar dos interferómetros atómicos para cancelar el efecto de las fuerzas gravitatorias.

Esto debería permitir medidas con una precisión sin precedentes. Los experimentos con un único interferómetro atómico ya han medido el tirón gravitatorio de la Tierra con una precisión de 10-9. La técnica del doble interferómetro debería incrementar esto al menos hasta 10-17.

Éste es un experimento realmente apasionante que parece estar al alcance de la tecnología actual.

Hay dos contratiempos en la idea de Perl y Mueller. El primero es que la naturaleza de la energía oscura es completamente desconocida. Si existe y si hay un grandiente, no tiene por qué ser cierto que la energía oscura ejerza una fuerza sobre los átomos. Esto los dejaría con la interminable tarea de colocar unos límites cada vez más estrechos al tamaño de la inexistente fuerza.

El segundo es que alguna otra fuerza desconocida meta su cabeza en este régimen y arruine las medidas. De ser así, es difícil imaginar que Perl y Mueller se disgusten mucho. Este es el tipo de descubrimiento que pondría una sonrisa en la cara de un físico.


Artículo de referencia: arxiv.org/abs/1001.4061: Exploring The Possibility Of Detecting Dark Energy In A Terrestrial Experiment Using Atom Interferometry

Fecha Original: 26 de enero de 2010
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Comments (11)

  1. ¿A nadie más les suena esto de la materia oscura y la energía oscura a un concepto ad hoc tipo el del eter en el s.XIX?

    Se observa que las galaxias no se comportan com “debería”, tal i como dictan las teorias cosmológicas, entonces se peinsa que tiene que haver ‘algo’ que modifique su comportamiento… ¿porqué no pensar que las teorias cosmológicas fallan y por tanto no son leyes universales?

    • Francisco Ruiz

      RDC… el término “energía oscura” surge precisamente, porque algunos piensan y están de acuerdo en que las “teorías cosmológicas” fallan, o mejor dicho, están incompletas…

      Las fallas están a la vista de todos, dado que no se logran explicar algunos fenómenos observados, se deduce que hay uno o varios elementos que faltan, alli es donde, a falta de un mejor nombre, se le llama “energía oscura”…

      quizá en el futuro se descubra que esa energía oscura son varias energías distintas u otros elementos no considerados… como sea, lo importante es que lo plantean están de acuerdo que algo falta y que hay que seguir buscando.

      FRV

  2. Leviatán

    RDC, en cierta medida sí, se parece al concepto del éter en el sentido de que no se conoce que pueda ser. Pero cuando en tu comentario te planteas que las teorías cosmológicas fallan creo que lo haces desde un punto de vista erróneo.

    Esas “teorías” son teorías científicas y no una teoría en la acepción general de la palabra. Es algo que se ha dicho en numerosas ocasiones, seguro que lo habrás leído. Pues bien, desde esa acepción de la palabra, “teoría científica” significa que no estamos hablando de filosofía, de imaginar cómo puede ser algo y ya está; significa que detrás de cada una de esas teorías cosmológicas existe una base matemática que demuestra que sería posible (no que sea una certeza). Sin tal base matemática que lo hiciera plausible no sería una teoría científica, se quedaría en nada, solo una mera suposición sin fundamento que cualquiera puede emitir.

    El problema de la energía oscura, como indica el artículo, es el desconocimiento acerca de su naturaleza. Difícil será idear y construir un mecanismo que sea capaz de medir algo sobre el cual se desconoce todo.
    Quizá, como muchas veces ha ocurrido en la historia de la ciencia y de la tecnología o de los descubrimientos, un día alguien grite : “Serenditipy !”

  3. Entiendo que las teorias cosmológicas se toman por válidas en la medida que se sustentan sobre premisas aceptadas. Reconozco, por ejemplo, que la teoria de la relatividad ha sido comprobada en numerosos casos y ello nos hace pensar que realmente es fiable. Pero quizás no sea así, al menos no sea del todo así. Y eso es todo lo que he dicho.

    Personalmente no creo qu exista ni materia ni energía oscura. Seguramente lo que se aprecia es que la gravedad no es un factor constante, y el Universo en realidad no se rige por leyes o regularidades universales. Sin embargo, nosotros para determinar y calcular debemos suponer que tales leyes existen, pero esto sólo nos incumbe a nosotros, no al universo. Por eso lo interpretamos como si realmente hubiesen regularidades, proporcionalidades, constantes, etc. És la única forma que tenemos para sacar provecho a nuestras medidas. Pero todo esto es artificioso, o sea, útil. Nada más.

    Saludos.

    • Francisco Ruiz

      bueno, ahora ya diste una idea “la gravedad no es un factor constante”,
      ahora analiza esa idea con los conocimientos y experiencia que tenemos… ¿y cual será el resultado?

      para comenzar tendrías que reescribir la teoría de Einstein para explicar las variaciones en la curvatura espacio-tiempo… y te aseguro que ya lo han intentado y todo indica que no va por allí le respuesta.

      entonces vuelve a las bases, por la experiencia, observación, pruebas, teorías, etc. que se han desarrollado, en todos los aspectos de la física, sabemos que todo tiende al equilibrio. por eso la respuesta mas simple es que la gravedad sí es una constante, al igual que la velocidad de la luz, pero en ambos casos hay otros factores o fuerzas que influyen en ella.

      FRV

  4. Leviatán: lo que dices de las teorías cosmológicas se puede afirmar perfectamente sobre las teorías que afirmaban en el siglo XIX la existencia del éter (o del calórico, unas décadas antes); también eran teorías matemáticas y con una fuerte base experimental.

  5. Jurl

    Bueno, os olvidais de que el “problema” del éter era que en el siglo XIX eran incapaces de imaginarse que una onda *se propagase en el vacío*, puesto que la naturaleza de una onda era una portadora de energía sobre algún medio. El impacto de Michaelson-Morley fue tan devastador que fue lo que derribó estos prejuicios, y entonces se pudo asumir que una onda (es que ahora lo decimos con tanta naturalidad) se propague en el vacío.

    Yo estoy de acuerdo con RDC. Simplemente somos víctimas de prejuicios, al rellenar huecos de nuestra ignorancia con prefabricados que lo único que hacen es estorbar. Ahora nos está pasando lo mismo, estamos encajando con calzador cosas que no entendemos en lo que nuestra experiencia acumulada conoce, y obviamente, un pie del 46 no entra en un zapato del 34.

  6. FRV, veo que vamos a lo mismo ;) Y lo más interesante es observar que seguramente estamos ante las puertes de una nueva época de la física.

    Intuyo algo muy distinto a la que defendia Hawking hace 20 años cuando decía que en poco tiempo ya conoceríamos todos los secretos de la naturaleza. En física aún somos muy inocentes, aunque nos parezca todo lo contrario. Por cierto, en todas las épocas se ha creído que ya sabíamos de que hiba el rollo, o sea, el mundo ¿Acaso vamos a ser nosotros disitntos? da por pensar eso…

    Ei Jurl, tienes razón con los de los prejuicios, pero piensa que sin ellos seguramente no podríamos pensar nada, entendiendo, claro està, que no existen las verdades immediatas, o sea, las revelaciones ;) Creo interesante apreciar como los prejuicios nos son tan útiles como perjudiciales a la vez. sin prejuicios no hay ciencia.

    Saludos señores

    • Jurl

      Eso de que en 20 años vamos ya-a-conocerlo-todo es una columpiada tan vieja que es raro que no haya 2-3 científicos prominentes por generación que suelten el exabrupto xD.

      Tengo que meditar lo que dices de los prejuicios. En general tiendo a pensar que cuando tenemos una laguna es mejor dejarla como está, pero tienes razón en que a veces ayudan vía reductio ad absurdum xD.

  7. Perdonad, pero ¿como se come la implicita violación de la ley de la conservación de la energia en esta teoria? ¿No desarregla mas de lo que arregla? ¿No hay ‘otras’ consecuencias? Ya me puedo imaginar molinos vacio-generadores de electricidad por ahi. En serio, ¿que se sabe(?) de esto?

  8. martin jaramillo

    -Para poder resolver adecuadamente el enigma de la materia oscura, tenemos que aceptar que el interior de las estrellas es un agujero negro, donde reside la materia faltante e invisible que hace falta para explicar las altas velocidades orbitales.
    - Si las estrellas son las fábricas de los elementos tienen que almacenarlos hasta su posterior liberación al explotar como supernovas.
    - Las estrellas no pueden ser sólo plasma o esferas de hidrógeno.
    -Los agujeros negros no son eternos.
    - Las estrellas tampoco son eternas.
    -Todos los cuerpos celestes se reciclan.
    -Todos los agujeros negros explotan.
    -Las explosiones cósmicas hacen parte del proceso cíclico normal del reciclaje energético: la gravedad concentra masa y las explosiones y colisiones la dispersan e impulsan los movimientos inerciales y orbitales.
    -Las explosiones de rayos gama son también consecuencia de las explosiones de agujeros negros, ya sean solos, como centros galácticos, como núcleos estelares o como grandes atractores de grupos de galaxias.
    - Los agujeros negros son de forma esférica y su horizonte de sucesos también es esférico.
    Los núcleos de las estrellas son agujeros negros.
    La capa externa, incandescente y visible de las estrellas está por fuera del horizonte de sucesos.
    Las manchas solares muestran ocasionalmente el agujero negro en el interior del sol, a través de los espacios donde no hay actividad nuclear.
    La información que tenemos sobre las estrellas es solamente sobre sus partes externas, o sea de las que están por fuera del horizonte de sucesos y de su interior no sale ninguna información y es allí donde reside la mayor parte de la materia oscura. Por eso se ha creído erróneamente que las estrellas son gaseosas.

    Estas son afirmaciones del libro “Teoría sobre el Universo” si deseas tenerlo te lo obsequio, solicitándolo a: martinjaramilloperez@gmail.com

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