То, что Вселенная постоянно расширяет свои границы, ученым было известно достаточно давно, но данные от космического телескопа Hubble, полученные еще в 1990-х годах, указывают на то, что сейчас расширение Вселенной происходит гораздо быстрее, чем в далеком прошлом. Этот факт наделал много шума в свое время, заставив ученых пересмотреть и построить заново все модели Вселенной.
Расчеты обновленных моделей подсказали физикам о существовании в пространстве некоей неизвестной энергии, которая как раз и отвечает за ускорение расширения Вселенной. Эта энергия получила название "темная энергия" и сейчас, спустя несколько десятилетий, мы имеем лишь смутное представление о ее истинной природе.
Одним из возможных объяснений явления темной энергии является предположение, что эта энергия - это некая пятая фундаментальная сила, действующая на материю наряду с силами гравитации, электромагнетизма, сильных и слабых ядерных взаимодействий. И недавно группа исследователей из Имперского колледжа в Лондоне решила устроить тщательную проверку данной теории, используя для этого эксперимент с единственным атомом.
Целью данного эксперимента являлись исследования вопроса, слабеет ли эта пятая сила при увеличении количества задействованной в ее формировании материи? Это полная противоположность силе гравитации, которая увеличивается с увеличением массы материи. Если бы это имело место быть, то можно было бы ожидать сильных проявлений пятой силы в космическом вакууме и ее ослабевания вблизи даже не очень больших скоплений материи, таких, как планеты.
Для проверки всего этого ученые использовали так называемый атомный интерферометр, позволяющий обнаружить и измерить любые дополнительные силы, действующие на единственный атом. В эксперименте использовалась камера, внутри которой был создан вакуум очень высокой глубины. Внутри этой вакуумной камеры находилась металлическая сфера, а в верхней части камеры находилось устройство, отправляющее отдельные атомы в свободное падение. Наличие любой пятой силы вызвало бы крошечное изменение траектории падения атома в тот момент, когда атом находился рядом с металлической сферой.
Однако, в собранных во время эксперимента данных не нашлось ничего, касающегося изменения траектории падения атомов и других доказательств существования пятой фундаментальной силы. Это означает, что ученые-физики могут исключить целый класс моделей темной энергии, базирующиеся на пятой силе, и сосредоточиться на других более перспективных моделях, дающих объяснение этому явлению.
Одна из сильных сторон данного эксперимента заключается в его простоте.
"Весьма необычно то, что мы способны узнавать нечто новое о строении Вселенной, используя установку, стоящую на столе в оном из подвалов Лондона"
- рассказывает Эд Хиндс (Ed Hinds), профессор из Отдела физики Имперского колледжа в Лондоне.