Testes prolongados com sensor de força levitada não encontraram evidências de quinta força

Esquema de experimento. a, A 'quinta força' do campo camaleão é gerada por oito filmes finos (massa fonte) de poliimida com espessura de 75 μm, espaçados igualmente em uma placa rotativa. O sensor de força consiste em um pedaço de grafite pirolítico, levitado diamagneticamente em uma armadilha magnetogravitacional e um filme de 12,5 μm de espessura (massa de teste) do mesmo material que as massas da fonte no topo suportado por uma haste de vidro. A armadilha magnetogravitacional é colocada em uma câmara de vácuo com isolamento de ruído sísmico. A distância entre a massa de teste e as massas da fonte é de 390 μm. A rotação das massas da fonte e o movimento do sensor de força são monitorados por sistemas ópticos, sendo os sinais ópticos detectados pelo fotodiodo 1 e fotodiodo 2, respectivamente. A inserção mostra um esquema da detecção do deslocamento do sensor de força. b, As massas da fonte rotativa geram uma 'quinta força' periódica Fcham atuando na massa de teste. Uma fina janela de blindagem elétrica com espessura de 0,5 μm e uma blindagem magnética são usadas para blindar as forças eletrostáticas e magnéticas de fundo. c, O campo ϕ ao longo do eixo z central em duas fases de rotação diferentes. As curvas vermelha e azul indicam os casos com e sem filme de massa fonte acima da massa teste, respectivamente. O esquema não é para escala, mas para visibilidade. Crédito:Física da Natureza (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01706-9

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Nanjing, trabalhando com dois colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, realizou novos testes da teoria do camaleão e relatou uma falha em encontrar qualquer evidência de uma quinta força. Eles publicaram seu artigo na revista Nature Physics .
Pesquisas anteriores sugeriram que existe uma força misteriosa agindo no universo – apelidada pelos físicos teóricos como energia escura, foi teorizada como uma maneira de explicar por que o universo está se expandindo em uma taxa acelerada. Apesar de muito esforço, ninguém foi capaz de provar que a energia escura existe. Uma teoria chamada teoria do camaleão sugere que objetos afetados pela gravidade podem se comportar de maneiras que flutuam com base em fatores em seu ambiente. A teoria inclui a ideia de um campo camaleão como uma quinta força. A teoria tem sido muito debatida porque contradiz diretamente a teoria da relatividade geral, que afirma que as forças gravitacionais devem ser constantes.

Nesse novo esforço, os pesquisadores procuraram provar ou refutar a teoria usando um sensor de força levitada – um dispositivo em forma de roda com aletas de plástico presas a ele que gira em torno de um filme fino sobre um pedaço de grafite levitado magneticamente. A base abaixo do grafite é sustentada por molas. O objetivo é testar a ideia de que a gravidade exerce diferentes quantidades de força dependendo da densidade dos objetos em sua vizinhança. Em um contexto amplo, o campo camaleão exerceria menos força em um ambiente denso, como em um planeta individual, do que em uma faixa grande e menos densa do espaço. Se existir uma quinta força, então os filmes giratórios devem exercer uma força periódica sobre o filme levitando.

Depois de executar o experimento várias vezes, os pesquisadores não conseguiram encontrar nenhuma evidência das barbatanas giratórias impactando o filme levitado, o que, segundo eles, descarta a teoria do camaleão como um candidato explicativo para a energia escura. Eles também sugerem que sua metodologia destaca a necessidade de testes robustos baseados em laboratório como meio de verificar ou desacreditar a pesquisa teórica. Eles sugerem que sua metodologia também pode ser usada em outros empreendimentos. + Explorar mais