О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.73570.html

статья Темная энергия может быть изучена в лаборатории

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 06.07.2004
Кристиан Бек и Майкл Маккей www.maths.qmul.ac.uk/~beck/ и www.cnd.mcgill.ca/bios/mackey/mackey.html)
Кристиан Бек и Майкл Маккей www.maths.qmul.ac.uk/~beck/ и www.cnd.mcgill.ca/bios/mackey/mackey.html)
Реклама

Два физика - один из Великобритании, а другой из Канады - утверждают, что для измерения важнейших свойств таинственной "темной энергии", которая все последнее десятилетие буквально сводила с ума астрономов и космологов, достаточно поставить простой лабораторный эксперимент. Его можно провести с помощью хорошо известных устройств, основанных на явлении сверхпроводимости. Речь идет о так называемом джозефсоновском контакте (Josephson junctions). Именно эффект Джозефсона - то есть протекание сверхпроводящего тока через тонкую (порядка нанометра) изолирующую или несверхпроводящую прослойку между двумя сверхпроводниками, - теоретически предсказанный в 1962 году и уже в следующем году обнаруженный экспериментально, поможет ответить на самый интригующий вопрос о природе темной энергии во Вселенной - является ли она следствием квантовых вакуумных флюктуаций или чем-то иным.

К настоящему времени целый ряд вполне надежных и независимых друг от друга астрофизических наблюдений показывает, что наша Вселенная на 73% или даже больше состоит из темной энергии - то есть своего рода антигравитации, которая заставляет Вселенную расширяться со все ускоряющейся скоростью. Однако до сих пор доподлинно неизвестно, что собой представляет эта самая темная энергия. Энергия самого вакуума принадлежит к числу тех кандидатов, которые в первую очередь приходят на ум - ведь согласно одной из самых красивых гипотез, вся наша Вселенная и является одной такой гигантской вакуумной флюктуацией. Однако количество вакуумной энергии, вычисленное в соответствии с современными теориями, оказывается приблизительно в 120 раз меньшим того, что требуется для согласия с наблюдениями.

Квантовые флюктуации возникают потому, что вакуум на самом деле не является "абсолютной пустотой", как это было принято в классической физике. Ведь в рамках квантовой механики всегда существуют своего рода нулевые колебания вакуума, то есть процессы постоянного рождения и распада пар виртуальных частиц и соответствующих античастиц. Это прямое следствие фундаментального принципа неопределенности Гейзенберга, согласно которому у частиц и квантовых полей невозможно одновременно измерить точное значение координат и импульса (а в случае "классического" вакуума они были бы известны и равны нулю). Именно вследствие такой физической "особенности" вакуум и обладает столь богатой структурой, а "кипение" вакуума выражается в различных эффектах вроде известного эффекта Казимира. Проявление своеобразной "вакуумной энергии" можно изучить и в случае джозефсоновского контакта.

В 1982 году Роджер Кох (Roger Koch) и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли (University of California at Berkeley) и Лаборатории имени Лоуренца в Беркли (Lawrence Berkeley Laboratory) поставили эксперимент, в ходе которого они изучали частотный спектр колебаний тока в джозефсоновском контакте. Их установка была охлаждена до температур порядка милликельвинов, и таким образом тепловые колебания частиц были сведены к минимуму, оставляя место только квантовым "нулевым" колебаниям.

Теперь Кристиан Бек (Christian Beck) из лондонского Университета королевы Марии (Queen Mary University) и Майкл Маккей (Michael Mackey) из Университета МакГилл (McGill University) в Монреале заново проанализировали полученные тогда данные в свете новых астрофизических оценок плотности темной энергии во Вселенной. Они предполагают, что нулевые колебания квантовых полей, измеренные группой Коха, говорят о том, что плотность вакуумной энергии отлична от нуля, и вместе с тем это значение не может превысить значение плотности темной энергии во Вселенной. Используя эту предпосылку, можно предсказать, что в спектре колебаний на частоте приблизительно nu_c=1,69х1012 герц должен быть провал.

Таким образом максимальные частоты, которые были достигнуты к настоящему времени в экспериментах, имеют тот же самый порядок величины, как и nu_c, и связаны с нижней границей плотности темной энергии во Вселенной. Бек и Маккей полагают, что будущие эксперименты с новым поколением "джозефсоновских контактов", оперирующие более высокими частотами, могут помочь выяснить, действительно ли существует предсказанный ими провал. Такие эксперименты способны установить связь темной энергии с энергией вакуума.

Нужно отметить, что за будущими экспериментами по дальнейшему изучению эффекта Джозефсона дело, скорее всего, не станет. Ведь сверхпроводящие элементы, магнитные квантовые эффекты и джозефсоновские переходы теперь оказались на самом переднем краю науки и техники - они теснейшим образом связаны с новейшими разработками в области квантовых компьютеров и нанотехнологий.

Источники:
Could dark energy be studied in the lab? - PhysicsWeb
Has dark energy been measured in the lab? - arXiv

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 06.07.2004


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама


Выбор читателей