El Universo se está expandiendo, y esa expansión se está acelerando con el tiempo. Estos dos hechos se han establecido bien a través de la observación, pero no sabemos qué está causando esa expansión. Parece ser una energía misteriosa y desconocida que actúa como lo opuesto a la gravedad.
Llamamos a esto energía hipotética "energía oscura", y se ha calculado que constituye alrededor del 72 por ciento de todas las cosas que componen el Universo. No sabemos qué es realmente. Pero un nuevo experimento nos ha permitido descartar una cosa más que no es : una nueva fuerza.
"Este experimento, que conecta la física atómica y la cosmología, nos ha permitido descartar una amplia clase de modelos que se han propuesto para explicar la naturaleza de energía oscura
El Universo es un lugar enorme y complicado, pero hasta donde hemos podido determinar, está gobernado por solo cuatro fuerzas fundamentales. Eso es fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil, fuerza electromagneticay fuerza gravitacional.
Pero hay algunas anomalías de observación que no encajan bien en las teorías o modelos existentes de cómo funciona el Universo. El hipotético "quinta fuerza"es la práctica canasta que los científicos usan para poner esas anomalías.
Al igual que la energía oscura, en realidad no sabemos qué es esta fuerza, pero esas anomalías de observación han permitido restricciones a Colocarse en la quinta fuerza. A su vez, esto ha permitido la formación de alternativas teóricas para relatividad general, en un esfuerzo por explicar la expansión acelerada del Universo. Entre tales alternativas están teoría del camaleón y teoría de symmetron, por ejemplo.
Algunos físicos también han propuesto que la energía oscura podría ser la quinta fuerza. Y esta es la premisa que los investigadores buscaron probar aquí.
Si hubiera una fuerza en el Universo que representara casi las tres cuartas partes de su densidad de masa de energía, pensarías que sería bastante fácil de detectar. Pero si es lo opuesto a la gravedad, una fuerza repulsiva, en lugar de una atractiva, también podría ser lógico pensar que es más débil donde la gravedad es más fuerte.
¿Dónde estaría eso? Alrededor de objetos con masa significativa. Como, por ejemplo, un planeta, por lo tanto, la fuerza sería demasiado débil para detectarla en la Tierra, o en un experimento con dos grandes pesos. Pero sería mucho más fuerte en el vacío del espacio.
Entonces, el equipo diseñó un experimento para ver si podían observar esta fuerza de gravedad opuesta. En una cámara de vacío sellada, colocaron un peso mayor (una esfera de aluminio del tamaño de una canica) y una mucho más pequeña (átomos individuales de rubidio-87), y utilizaron interferometría atómica para medir la aceleración del átomo hacia la masa más grande.
Si hubiera una quinta fuerza actuando entre la esfera y el átomo, el átomo se desviaría ligeramente de su camino al pasar por la esfera.
Pero esta desviación no se observó, lo que indica que no había una fuerza desconocida en juego en la cámara.
Esto no significa que no haya una quinta fuerza en absoluto. Pero sí significa que se pueden imponer restricciones sobre cuál es esa quinta fuerza y qué es la energía oscura, lo que, a su vez, significa que se pueden imponer restricciones sobre las teorías de camaleón y simetrón.
Es como un juego cósmico de ¿Adivina quién?: averiguar las preguntas correctas para hacer, luego cómo hacerlas, para reducir a los sospechosos.
Y, como el físico Ed Hinds del Imperial College London célebre: "Es muy emocionante poder descubrir algo sobre la evolución del Universo utilizando un experimento de mesa en un sótano de Londres".
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.