克日，中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士团队与南京大学组成的联合研究组在暗能量探测范畴取得庞大希望，使用抗磁悬浮力学体系在实验室环境中对一种重要的暗能量理论——变色龙理论举行了实验查验，未发现该理论预言的“第五种力”，从而清除了其作为暗能量的可能。这是所有暗能量理论中的首个确定性的实验查验。干系研究结果日前在国际学术期刊《自然物理学》发表。
宇宙学和天文学的一些观测事实表明，我们的宇宙正处于加速膨胀中，而暗能量被认为是驱动膨胀的原因。但是，对于暗能量的本质是什么，以何种方式与我们的世界发生作用，目前仍然未知。为探索秘密的暗能量场，国际上结构了多种实验研究筹划，传统的手段重要是借助天文观测或大型物理装置，如太空望远镜、地下实验室以及大型高能粒子加速器等。中科院微观磁共振重点实验室于近年来创新发展了基于固态自旋、气态原子、微力学体系等能够在实验室标准开展探索的实验体系和技术，为拓展人类对宇宙的熟悉提供了新途径，已完成一系列重要的实验研究。
此项研究针对一种重要的暗能量理论——变色龙理论开展实验查验。变色龙理论是用来表明宇宙加速膨胀的一种理论模子，该理论的最大特征之一是预言了已知四种基本相互作用外的“第五种力”，在形式上可以写为万有引力作用的微小偏离，这为实验研究提供了可能。本工作研究职员使用抗磁悬浮力学体系作为力探测器，精巧构建了亚毫米标准的具有超高灵敏度的“桌面式”力探测平台，对变色龙理论所预言的第五种力举行了检测。研究中，对变色龙场做了精细的数值模拟和基于此的第一性原理多少计划，对质量源与力探测器采用了薄膜结构，有用解决了变色龙场在质量源端和力探测器端的双重屏蔽困难；并且，实验中产生了超长干系时间的第五种力驱动以提高力探测精度。以上技术极大提升了对第五种力的探测服从，实现了迄今为止对变色龙理论的国际最高检测精度，将理论预言的变色龙作用力上限限定到6 x 10-17牛。结合先前其他实验，该研究终极完成了基础变色龙理论的全参数空间查验，未发现该理论预言的“第五种力”，从而确定性地清除了这一暗能量理论。
△图1：抗磁悬浮力学体系实验体系（左）；实验探测给出的变色龙第五种力上限（右）
△该研究的暗能量探测结果
审稿人高度评价该工作：“在我看来这是一个非常重要的结果，代表了该范畴的一个庞大希望。这一工作充实展示了细密力探测与宇宙学研究的交织融合，有望引发宇宙天文学、粒子物理学和原壮辗视物理学等多个基础科学范畴的广泛爱好。” |
