Pruebas ampliadas con sensor de fuerza de levitación no encuentran evidencia de quinta fuerza

Esquema del experimento. a, La 'quinta fuerza' del campo camaleónico es generada por ocho películas delgadas (masas fuente) de poliimida con un espesor de 75 μm, espaciadas por igual en una placa giratoria. El sensor de fuerza consta de una pieza de grafito pirolítico, levitado diamagnéticamente en una trampa magnetogravitacional y una película de 12,5 μm de espesor (masa de prueba) del mismo material que las masas fuente en la parte superior, sostenida por una varilla de vidrio. La trampa magnetogravitacional se coloca en una cámara de vacío con aislamiento de ruido sísmico. La distancia entre la masa de prueba y las masas fuente es de 390 μm. La rotación de las masas fuente y el movimiento del sensor de fuerza son monitoreados por sistemas ópticos, siendo detectadas las señales ópticas por el fotodiodo 1 y el fotodiodo 2, respectivamente. El recuadro muestra un esquema de la detección del desplazamiento del sensor de fuerza. b, Las masas fuente giratorias generan una "quinta fuerza" periódica Fcham que actúa sobre la masa de prueba. Se utiliza una delgada ventana de blindaje eléctrico con un espesor de 0,5 μm y un escudo magnético para proteger las fuerzas electroestáticas y magnéticas de fondo. c, El campo ϕ a lo largo del eje central z en dos fases de rotación diferentes. Las curvas roja y azul indican los casos con y sin película de masa fuente por encima de la masa de prueba, respectivamente. El esquema no es a escala sino para visibilidad. Crédito:Física de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01706-9

Un equipo de investigadores de la Universidad de Nanjing, en colaboración con dos colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, ha llevado a cabo nuevas pruebas de la teoría del camaleón e informa que no ha podido encontrar ninguna evidencia de una quinta fuerza. Han publicado su artículo en la revista Nature Physics .

Investigaciones anteriores han sugerido que existe una fuerza misteriosa que actúa sobre el universo, denominada por los físicos teóricos como energía oscura, se teorizó como una forma de explicar por qué el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. A pesar de mucho esfuerzo, nadie ha podido probar que la energía oscura existe. Una teoría llamada la teoría del camaleón sugiere que los objetos afectados por la gravedad pueden comportarse de formas que fluctúan según los factores de su entorno. La teoría incluye la idea de un campo camaleónico como quinta fuerza. La teoría ha sido muy debatida porque contradice directamente la teoría de la relatividad general, que establece que se espera que las fuerzas gravitatorias sean constantes.

En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron probar o refutar la teoría utilizando un sensor de fuerza levitado, un dispositivo en forma de rueda con aletas de plástico adheridas que gira a través de una película delgada que se encuentra sobre una pieza de grafito levitada magnéticamente. La base debajo del grafito se sostiene con resortes. El objetivo es probar la idea de que la gravedad ejerce diferentes cantidades de fuerza dependiendo de la densidad de los objetos en su vecindad. En un contexto amplio, el campo camaleónico ejercería menos fuerza en un entorno denso, como en un planeta individual, que en una franja de espacio grande y menos densa. Si existe una quinta fuerza, entonces las películas giratorias deberían ejercer una fuerza periódica sobre la película que levita.

Después de ejecutar el experimento varias veces, los investigadores no pudieron encontrar ninguna evidencia de que las aletas giratorias impactaran en la película levitada, lo que, según afirman, descarta la teoría del camaleón como candidato explicativo de la energía oscura. También sugieren que su metodología destaca la necesidad de pruebas de laboratorio sólidas como un medio para verificar o desacreditar la investigación teórica. Sugieren que su metodología también podría usarse en otros esfuerzos. + Explora más