첨단 기술 실험으로 미지의 암흑 에너지 탐색 강화 및 양자 중력 정보 제공

Seoul캘리포니아 대학교 버클리의 물리학자들은 매우 정밀한 실험을 통해 암흑 에너지를 찾으려 하고 있습니다. 26년 전에 발견된 암흑 에너지는 우주가 점점 더 빠르게 팽창하도록 만듭니다. 이 실험의 목표는 현재의 중력 이론과 다른 점을 발견하는 것입니다. 여기 몇 가지 중요한 세부사항이 있습니다:

• 원자 간섭계를 이용하여 정밀한 중력 측정을 수행합니다.
• 광학 격자를 활용하여 원자를 더 오래 유지합니다.
• 이전 측정치를 5배 더 뛰어넘었습니다.
• 실험은 원자를 최대 70초 동안 고정할 수 있습니다.

물리학자 홀거 뮐러와 그의 팀은 그들의 장비를 사용하여 아주 작은 규모에서 중력을 연구했습니다. 그들은 중력이 아이작 뉴턴의 이론대로 정확히 작용한다는 것을 발견했습니다. 그러나 그들의 장비의 향상된 정확도는 언젠가 카멜레온 또는 심메트론으로 알려진 입자와 관련된 잠재적 다섯 번째 힘의 존재를 확인하거나 반박하는 데 도움이 될 수 있습니다.

팀은 격자 원자 간섭계라는 방법을 사용했습니다. 이 방법은 원자를 고정시켜 놓고 오랜 시간 동안 작은 중력 효과를 측정합니다. 원자를 더 오랫동안 한곳에 머물게 함으로써 미세한 힘을 감지할 수 있었습니다. 이 기술은 바다에서도 해저를 연구하는 데 사용할 수 있을 것으로 보입니다.

암흑 에너지는 1998년에 두 팀의 과학자들에 의해 발견되었으며, 이 팀에는 UC 버클리의 사울 펄마터와 아담 리스가 포함되어 있었습니다. 그들은 우주가 이전에 생각했던 것보다 더 빠르게 팽창하고 있다는 것을 발견했습니다. 암흑 에너지에 대한 많은 이론들이 존재하지만, 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 암흑 에너지는 우주의 약 70%를 차지하고 있습니다.

2015년, 뮐러는 원자 간섭계를 사용하여 카멜레온 입자를 탐색했습니다. 그는 일반적인 중력에 변화가 없다는 것을 발견했습니다. 핵심은 각 원자를 다른 운동 상태로 두고, 그 후 위상 차이를 측정하는 것이었습니다.

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최근 실험에서 뮐러와 그의 팀은 광학 격자를 사용하여 COVID-19 대유행 기간 동안에도 원자를 더 오랜 시간 동안 고정하는 데 성공했습니다. 박사후 연구원인 크리스티안 판다는 레이저를 안정화하고 온도를 조정하여 고정 시간을 70초로 늘렸습니다.

판다와 뮐러는 10,000개의 세슘 원자를 진공 챔버에 보관하는 시간을 단축함으로써 측정을 개선했습니다. 이 원자들을 작은 구름 형태로 분산시켜 중력 효과를 보다 정확하게 측정할 수 있었습니다.

애리조나 대학교의 조교수인 판다는 자신의 격자 원자 간섭계를 만들 계획 중이다. 동시에 뮐러의 팀은 진동 제어와 더 낮은 온도가 개선된 새로운 장치를 개발하고 있다. 이 장치는 100배 더 나은 결과를 달성할 수 있어, 중력의 양자적 특성을 탐지하는 데 큰 진전을 이끌어낼 수 있다.

국립과학재단, 해군연구청, 그리고 제트추진연구소가 이 중요한 연구를 지원했습니다. 연구팀은 다양한 기관에서 온 여러 전문가들로 구성되었습니다.