Átomos ultrafríos podrían revelar el sector oscuro

Una nueva visión de la energía oscura y la expansión del universo podrían llegar desde un experimento en la Tierra que implica átomos ultrafríos. Ésta es la afirmación de un equipo de físicos de los Estados Unidos y el Reino Unido liderado por el Premio Nobel Martin Perl, que planea dejar caer átomos de cesio a través de dos interferómetros de 1,5 metros de longitud. Cualquier fuerza del “sector oscuro” sobre los átomos daría como resultado una diferencia de fase que el equipo espera medir comparando los resultados con otros dos dispositivos.

The expanding Universe.


La energía oscura es el nombre que se da a la misteriosa sustancia que se cree que está causando que se acelere la expansión del universo, ejerciendo una presión negativa que se opone al tirón de la gravedad. Pero aunque la energía oscura parece contar con el 75% de la masa energía del universo, los científicos no tienen una idea real de qué es. La mayor parte de intentos por comprender la energía oscura implican observaciones de supernovas lejanas y el fondo de microondas cósmico.

Pero Perl y sus colegas creen que podemos lograr una nueva visión de la energía oscura a partir de un experimento de átomos-interferómetro realizado en un laboratorio aquí en la Tierra. El equipo espera detectar cualquier “contenido oscuro del vacío” (DCV) hasta el momento desconocido, el cual, según defienden, podría comportarse como energía oscura a escalas cosmológicas temporales y de distancia. El experimento, que se describe en un artículo del servidor de arXiv, debería estar completo y funcionando para 2014.

Diferentes rutas de espacio/tiempo

De acuerdo con el borrador de Perl, cada interferómetro funciona dejando caer un puñado de átomos a través de una cámara de vacío de 1,5 metros. Se lanzará un pulso láser al grupo de átomos, colocando cada uno de ellos en una superposición de dos estados cuánticos. Entonces se usaría un segundo pulso láser para recombinar los átomos y se mediría la interferencia entre los dos caminos para revelar el desplazamiento de fase entre estados que se acumula durante la caída.

Los investigadores planeta ejecutar el experimento usando dos interferómetros idénticos, que permitirán cancelar los efectos del campo gravitatorio de la Tierra. En ausencia de algún DCV, el desplazamiento de fase medido por cada dispositivo sería el mismo. Sin embargo, si la densidad del DCV es distinta en cada interferómetro, el desplazamiento de fase sería diferente.

“Ahora estamos construyendo el aparato y se espera tener un interferómetro operando en dos años, y el doble espectrómetro dentro de tres”, dice Perl a physicsworld.com. “Los principales problemas experimentales son la reducción de las fuentes de ruido tales como la vibración mecánica y la deriva de los componentes fotónicos”, comenta Perl que es profesor emérito en el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC en California.

De acuerdo con el equipo, la detección se basa en dos supuestos. El primero es que el DCV ejerce una fuerza sobre la materia – y que la fuerza es de naturaleza no gravitatoria. La segunda suposición es que el campo DCV tiene una distribución espacial no uniforme. En otras palabras, los átomos de los dos interferómetros experimentarían fuerzas ligeramente distintas, llevando a un pequeño desvío en la fase relativa de los átomos – que se mostraría en el patrón de interferencia.

Difícil de conectar con la energía oscura

No obstante, la segunda suposición contradice el modelo de constante cosmológica de la energía oscura, el cual describe la energía oscura como una propiedad del espacio vacío que es la misma en todo el universo.

Es más, si el experimento detecta fuerzas hasta el momento desconocidas, sería difícil comparar los resultados con otras medidas de energía oscura. “La mayor parte de búsquedas de energía oscura (como el análisis del fondo de microondas) buscan energía oscura a escalas cosmológicas de tiempo y espacio, mientras que nosotros estamos interesados en fluctuaciones de la densidad de energía oscura a escalas terrestres, aquí y ahora”, señala Holger Mueller de la Universidad de California en Berkeley que colaboró con Perl en el diseño del experimento. “La cosmología no nos dice qué esperar en estas escalas”.

Como resultado, algunos cosmólogos son escépticos sobre la capacidad del experimento de decirnos algo sobre la energía oscura. “Los interferómetros atómicos son un emocionante avance tecnológico que será una fuente importante en las investigaciones físicas fundamentales”, dice Eric Linder, también de Berkeley pero que no estuvo implicado en el trabajo. “Sin embargo, [los cosmólogos] no tienen expectativas de que revele la causa de la aceleración cósmica”.

Robert Caldwell, acosmólogo del Dartmouth College en New Hampshire, dijo a physicsworld.com que sería “fantástico” que el equipo de Perl descubriese algunos nuevos fenómenos en el laboratorio. No obstante, advierte que “podría ser difícil realizar la conexión a posteriori con la energía oscura”.


Autor: Hamish Johnston
Fecha Original: 14 de febrero de 2011
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Comments (3)

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  2. OzzyBulla

    Es en lo primero que me hizo pensar el artículo sobre el péndulo que se acelera. Fascinante

  3. Información Bitacoras.com…

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