Experimental study of the unknown component of the vacuum energy

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K20921
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 嶋 達志 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (10222035)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: ゼロ点エネルギー / ダークエネルギー / 光半導体

Outline of Annual Research Achievements

量子場の真空が持つゼロ点エネルギーのうち、“自己エネルギー項”は距離に依らない斥力を生み出すため、ダークエネルギーとの関連が示唆されている。自己エネルギー項は、空間のスケールなどの幾何学的条件には依存しないが、空間の境界を成す極板のカットオフ周波数に依存するため、それを人為的に操作した際の変化を検出できる可能性がある。本研究は光半導体を材料とする極板にさまざまな強度の外部光を照射することで、その電気伝導度を非接触で制御し、それに伴う自己エネルギー項の変化を確認することを目指す。
実際の測定では、自己エネルギーが分布する空間の境界を光半導体製の固定電極および金属製の可動電極によって構成する。外部光の強度を変化させた場合、自己エネルギー密度が変化し、電極に対して圧力変化が生じる。それによる可動電極の微小な変位を極板間の静電容量の変化として検出する。2021年度中に、極板間に印加された基準高周波信号に対する位相の変化をディジタル位相検波によって検出する手法を開発したが、2022年度はさらにフーリエ解析を導入することにより、極板間隔10μmの領域で300nmのオーダーまで測定誤差を低減することに成功した。現在、この新しい検出法を用いて数μm領域での精密測定に取り組んでおり、ゼロ点エネルギーが引き起こす現象のうち過去に測定の成功例が報告されているカシミール力を用いた精度確認を行い、引き続いて自己エネルギー項の本測定を行う予定である。