کشف یک معمای هزار ساله در اعماق تونلی تاریک، وزن هیچ چقدر است؟! - وبلاگ جزیره

به گزارش وبلاگ جزیره، آزمایش ارشمیدس، برای یاری به حل یک معمای بزرگ کیهانی، میخواهد تا فضای خالی را وزن کند.

به گزارش خبرآنلاین، همینطور که با ماشین وارد یک تونل معدنی زیرزمینی در جزیره ساردینیا ایتالیا می شویم، انریکو کالونی می گوید: وقتی برای اولین بار وارد این تونل می شوید، تغییری در شما رخ می دهد. با پایین رفتن در تونل، در عرض چند ثانیه گرمای شدید روی زمین تبدیل به هوایی مرطوب و خنک می گردد. امیدوارم شما کلاستروفوبیک نباشید (کسانی که ترس از فضا های بسته دارند). این تونل باریک که در تاریکی مطلق تا عمق 110 متری زیر زمین پایین می رود، شاید برای همه مناسب نباشد. اما اینجا مکانی ایده آل برای انجام پروژه ای است که قصد تماشا آن را داریم: آزمایش ارشمیدس. نام این آزمایش برگرفته از پدیده ای است که برای اولین بار به وسیله دانشمند یونانی توصیف شد و هدف آن وزن کردن هیچ چیز بود.

وقتی ماشین متوقف شد، راننده پیاده شد و به همه کلاه ایمنی و چراغ قوه داد. بخش آخر سفر را با پای پیاده رفتیم و دائما به عمق بیشتری داخل تونل می رفتیم. سپس وارد اتاقی شدیم که لرزه نگار ها حرکات بسیار ظریف زمین اطراف را ثبت می کردند. نهایتا در سمت چپ تونل غاری ظاهر می گردد که به وسیله نورافکنی روشن شده است، و ما توقف می کنیم. کالونی، فیزیکدان موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا می گوید: این جایی است که قرار است آزمایش در آن انجام گردد.

از نظر زمین شناسی، ساردینیا یکی از ساکت ترین منطقه ها اروپا است. این جزیره، همراه با همسایه خود، کورس، بر روی لایه ایمن پوسته زمین قرار دارند که یکی از پایدارترین منطقه ها مدیترانه است، و تا به امروز در کل تاریخ خود شاهد زمین لرزه های کم با شدت پایین بوده است؛ و تنها یک رویداد (دریایی) ضعیف با قدرت 5 به این منطقه رسیده است.

از آنجایی که آزمایش ارشمیدس به جایی احتیاج دارد که نسبت به محیط بیرون ایزوله شدید شده باشد، دانشمندان این مکان زمین شناسی بدون حادثه را برای این کار انتخاب کردند. این کار شامل مجموعه ای از آزمایش های مختلف با دقت بالا است که قرار است بدترین پیش بینی نظری در تاریخ فیزیک را آنالیز کند: سنجیدن مقدار انرژی در فضای خالی که دنیا را پر می نماید.

محققان می توانند انرژی خلاء را به دو روش محاسبه نمایند. از منظر کیهان شناسی، آن ها می توانند از معادلات نسبیت عام آلبرت انیشتین برای محاسبه مقدار انرژی مورد احتیاج برای شرح این واقعیت استفاده نمایند که دنیا با سرعتی شتابان در حال انبساط است. بعلاوه می توانند از پایین به بالا، با استفاده از نظریه میدان کوانتومی برای پیش بینی میزان انرژی، بر اساس جرم تمام ذرات مجازی که می توانند برای مدت کوتاهی پدید آمده و سپس در فضای خالی ناپدید شوند، استفاده نمایند (در ادامه در این باره بیشتر شرح خواهیم داد).

با استفاده از این دو روش اعدادی به دست می آیند که تفاوت آن ها بیش از عددی به بزرگی یک و در پی آن 120 صفر است. این یک اختلاف نامعقول است که پیامد های مهمی در درک ما از انبساط دنیا، و حتی سرنوشت نهایی آن دارد. دانشمندان برای اینکه بفهمند کجای کار ایراد دارد، در حال آوردن یک محفظه استوانه ای خلا به طول دو متر و سایر تجهیزات به داخل معدن قدیمی ساردینیا هستند، تا بتوانند خودشان خلاء را ایجاد نموده و هیچ چیز درون آن را وزن نمایند.

در فضای خالی چیست؟

خلاء کاملاً خالی نیست. این به دلیل نظریه ای در فیزیک کوانتومی به نام اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است. این اصل بیان می نماید که غیرممکن است که هم زمان سرعت و مکان هر ذره ای را با دقت یا قطعیت دلخواه معین کنید - هر چقدر در خصوص یک میزان با دقت زیاد بدانید، دیگری را با دقت کمتری خواهید دانست. این اصل برای مقدار گیری های دیگر، مانند مقدار گیری های مربوط به انرژی و زمان نیز صدق می نماید. عواقب آن قابل توجه است.

این بدان معناست که طبیعت می تواند انرژی را برای مدت زمان بسیار کوتاهی قرض کند. این تغییرات در انرژی که به عنوان نوسانات خلاء شناخته می شوند، اغلب به شکل ذرات مجازی هستند که می توانند ناگهان و از جایی نامعلوم ظاهر شوند و بلافاصله دوباره ناپدید شوند.

نوسانات خلاء باید به بعضی قوانین احترام بگذارند. به عنوان مثال، یک بار الکتریکی منفرد نمی تواند ناگهان در جایی ظاهر گردد که هیچ بار دیگری وجود ندارد (این قانون بقای بار را نقض می نماید). این یعنی فقط ذرات خنثی الکتریکی مانند فوتون ها می توانند خود به خود در خلاء ظاهر شوند.

ذرات باردار الکتریکی باید همراه با ضد ذرات خود ظاهر شوند. به عنوان مثال، یک الکترون می تواند همراه با یک پوزیترون که دارای بار مثبت است ظاهر گردد؛ دو بار همدیگر را خنثی می نمایند تا برآیند بار کل صفر باقی بماند. در نتیجه، خلاء به طور مداوم با جریانی از ذرات کوتاه مدت که در اطراف ظاهر می شوند پر و خالی می گردد.

حتی اگر نتوانیم این ذرات مجازی را در آشکارساز ها ثبت کنیم، اما حضور آن ها قابل مقدار گیری است. برای مثال می توانیم به اثر کاسیمیر اشاره کنیم که به وسیله فیزیکدان هلندی هندریک کاسیمیر در سال 1948 پیش بینی شد. طبق محاسبات او، دو صفحه فلزی مقابل هم باید یکدیگر را در خلاء جذب نمایند، حتی بدون در نظر گرفتن کشش گرانشی جزئی که روی یکدیگر اعمال می نمایند. دلیل آن چیست؟ ذرات مجازی. وجود صفحات محدودیت های خاصی را ایجاد می نمایند که در آن ذرات مجازی می توانند از خلاء خارج شوند.

به عنوان مثال، فوتون ها (ذرات نور) با انرژی های خاص نمی توانند بین صفحات ظاهر شوند. دلیل آن این است که صفحات فلزی همچون آینه هایی عمل می نمایند که فوتون ها را به عقب و جلو منعکس می نمایند. فوتون هایی با طول موج های معین، در نهایت به فرورفتگی های موجی ختم می شوند که بعد از همپوشانی با تاج های موج، عملاً خودشان را خنثی می نمایند. در صورت همپوشانی دو قله موج، سایر طول موج ها تقویت می شوند. نتیجه این است که بعضی انرژی های خاص ترجیح داده شده و تقویت می شوند و بعضی از آن ها طوری از بین می روند که گویی آن فوتون ها هرگز آنجا نبوده اند. این یعنی فقط ذرات مجازی با مقادیر انرژی معین می توانند بین صفحات وجود داشته باشند. با این حال، در خارج از آنها، هر ذره مجازی می تواند ظاهر گردد.

نتیجه این است که بین صفحات احتمالات کمتری (و در نتیجه ذرات مجازی کمتری) نسبت به اطراف آن ها وجود دارد. فراوانی نسبی ذرات در خارج، بر صفحات فشار وارد می نماید و آن ها را به هم فشار می دهد. این تأثیر، هرچند که ممکن است عجیب به نظر برسد، اما قابل مقدار گیری است. استیون لامورو، فیزیکدان، در سال 1997، و تقریباً 50 سال پس از پیش بینی کاسیمیر، این پدیده را به طور تجربی در دانشگاه واشنگتن تأیید کرد. اکنون کالونی و همکارانش امیدوارند تا بتوانند از اثر کاسیمیر برای مقدار گیری انرژی فضای خالی استفاده نمایند.

این انرژی پیامد های مهمی برای تمام دنیا دارد. نسبیت عام به ما می گوید که انرژی (مثلاً به شکل جرم)، فضا-زمان را به شکل منحنی در می آورد. این بدان معناست که ذرات مجازی ای که انرژی خلاء را برای مدت کوتاهی تغییر می دهند، بر شکل و تکامل دنیا ما تأثیر می گذارند. هنگامی که این ارتباط برای اولین بار معین شد، کیهان شناسان امیدوار بودند تا بتواند معمای بزرگی را در زمینه کیهان شناسی حل نمایند: میزان ثابت کیهانی، یا روش دیگری برای توصیف انرژی در فضای خالی.

ثابت کیهانی

اینشتین نظریه نسبیت عام خود را در سال 1915 اعلام کرد، اما خیلی زود متوجه شد که این نظریه یک مشکل دارد. به نظر می رسید که این نظریه یک دنیا در حال انبساط را پیش بینی می کرد، در حالیکه در آن موقع اخترشناسان معتقد بودند که کیهان ما ساکن است: این فضا دارای مقدار ثابت و بدون تغییر است.

سه سال بعد از انتشار این نظریه، اینشتین دریافت که می تواند اصطلاحی به نام ثابت کیهانی را بدون تغییر قوانین اساسی فیزیک به معادلات خود اضافه کند. با توجه به میزان مناسب، این اصطلاح تضمین می نماید که دنیا نه منبسط و نه منقبض می گردد. با این حال، در دهه 1920، ادوین هابل که یک ستاره شناس بود از بزرگترین تلسکوپ آن موقع (تلسکوپ هوکر در رصدخانه کوه ویلسون در کالیفرنیا) استفاده کرد و دید که هر چقدر که یک کهکشان از زمین دورتر است، به نظر می رسد که با سرعت بیشتری در حال عقب نشینی است. این روند نشان می داد که در واقع فضا در حال توسعه یافتن است. اینشتین ثابت کیهانی را کنار گذاشت و آن را یک حماقت نامید.

بیش از نیم قرن بعد، تغییر نظریه دیگری وجود داشت: با مشاهده ابر نو اختر های دوردست، دو تیم تحقیقاتی به طور مستقل ثابت کردند که دنیا نه تنها در حال انبساط است، بلکه این کار را با سرعت بالایی انجام می دهد. نیرویی که فضا را از هم جدا می نماید، از آن موقع به بعد انرژی تاریک نامیده شد. آن ها به نوعی همچون گرانش عمل می نمایند و مانع از فروپاشی تمام اجسام بزرگ در یک مکان می شوند. بر اساس پیش بینی های نظری، انرژی تاریک حدود 68 درصد از کل انرژی در فضا را تشکیل می دهد. در این مرحله، ثابت کیهانی به عنوان شرحی ممکن برای این شکل مرموز انرژی دوباره مطرح شد؛ و تصور می گردد که ثابت کیهانی، به نوبه خود، انرژی اش را از خلاء می گیرد.

در ابتدا، جامعه علمی از این اتفاق شاد شد: به نظر می رسید که ثابت نسبیت عام، نتیجه انرژی ذرات مجازی در فضای خالی است. دو حوزه مختلف فیزیک (نسبیت و نظریه کوانتوم) دست به دست هم می دادند تا انبساط پرشتاب دنیا را شرح دهند. اما این شادی زیاد طول نکشید. زمانی که دانشمندان این دو محاسبه را انجام دادند، معلوم شد که انرژی خلاء بر اساس نظریه میدان کوانتومی بسیار بزرگتر (120 مرتبه بزرگتر) از میزان ثابت کیهانی است که ستاره شناسان از مقدار گیری انبساط کیهان بدست می آورند. برترین راه برای حل این اختلاف، مقدار گیری مستقیم انرژی موجود در خلاء، با وزن کردن ذرات مجازی است.

مقیاسی برای کیهان

اگر انرژی خلاء حاصل از تئوری کوانتومی درست باشد، پس چیزی باید تأثیرات این انرژی بر انبساط فضا را کم کند. اگر این میزان، قدرت واقعی انرژی تاریک بود، فضا خیلی خیلی سریعتر منبسط می شد. از سوی دیگر، اگر میزان کیهان شناسی درست باشد، پس فیزیکدانان مقدار انرژی ذرات مجازی در خلاء را دست کم گرفته اند.

نوسانات خلاء و وجود ذرات مجازی، به طور گسترده، حداقل از زمانی که اثر کاسیمیر نشان داده شده، پذیرفته شده است؛ و قدرت پیش بینی شده تئوری کوانتوم برای نوسانات نیز نمی تواند کاملاً از بین برود، زیرا آزمایشات صورت گرفته در لابراتوار این نظریه را با دقت بسیار بالایی تأیید می نمایند. اما آیا این امکان وجود دارد که ذرات مجازی در واقع به روشی که ما فکر می کنیم گرانش نداشته باشند و در نتیجه آنطور که ما انتظار داریم، وزن فضا را تحت تاثیر قرار ندهند؟

تا به امروز هیچ مقدار گیری مستقیمی از نحوه رفتار ذرات مجازی با توجه به گرانش انجام نشده است؛ و بعضی از دانشمندان بر این باورند که شاید رفتار ذرات مجازی، به شکلی متفاوت از ماده معمولی، با گرانش تعامل داشته باشند. مثلا دو فیزیکدان به نام های الکساندر کاگانوویچ و ادواردو گوندلمن، در سال 1996 یک مدل نظری ارائه کردند که در آن نوسانات خلاء هیچ اثر گرانشی ندارد. این ممکن است در صورتی درست باشد که علاوه بر سه بعد معمولی فضا و یک بعد زمان که با آن آشنا هستیم، بعد دیگری نیز وجود داشته باشد. این ابعاد پنهان ممکن است رفتار گرانش را در مقیاس های بسیار کوچک تغییر دهند.

با این حال، تفاوت های جرمی در هسته اتمی عناصری مانند آلومینیوم و پلاتین را تنها در صورتی می توان شرح داد که نوسانات کوانتومی خاصی به وزن آن ها یاری کند. به همین خاطر است که بسیاری از فیزیکدانان به این باور رسیده اند که ذرات مجازی مانند ذرات معمولی با گرانش تعامل دارند. کارلو روولی، فیزیکدان نظری، که در برنامه ریزی نظری آزمایش ارشمیدس شرکت داشت، می گوید: نشانه های روشنی برای این موضوع وجود دارد، اما تا به امروز هیچ مدرک قطعی وجود نداشته است.

اعضای تیم ارشمیدس برای تأیید اینکه ذرات مجازی با گرانش، همچون یک ماده عادی بر همکنش دارند، قصد دارند تا با تست ساده تعادل پرتو از اثر کاسیمیر برای وزن کردن ذرات مجازی استفاده نمایند. ترازو در داخل محفظه خلاء آن ها قرار می گیرد، یک ظرف استوانه ای پر از هیچ چیز که در چندین لایه عایق قرار می گیرد تا آن را بسیار سرد نگه داشته و از محیط بیرون محافظت کند.

هر یک از این لایه ها که به نوبه خود در اعماق غار ساردینیا قرار می گیرند، از این دستگاه ظریف در برابر هر گونه تأثیر احتمالی دنیا بالای زمین محافظت می نمایند. وجود این عایق ها ضروری می باشند، زیرا دانشمندان در جستجوی یک سیگنال لحظه ای هستند: حرکت جزئی ترازو هنگام برقرار شدن اثر کاسیمیر، ثبت تغییر وزن یک ماده نمونه با جابجایی جمعیت ذرات مجازی درون آن. لوسیانو اریکو، محقق فوق دکترا، و یکی از اعضای تیم آزمایش، شرح می دهد: در اصل، ما دهه هاست اصول اولیه مورد احتیاج برای این کار را می دانیم. اوایل من متعجب بودم که چرا انجام این کار اینقدر طول کشیده است.

در سال 1929، فیزیکدان ریچارد تولمن به این فکر کرد که آیا می توان اشکال خاصی از انرژی (او بر گرما متمرکز بود) را سنجید. هفت دهه بعد کالونی به فکر پیشبرد این ایده افتاد. او پس از خواندن مقاله فنی فیزیکدان فقید استیون واینبرگ، فکر کرد که مقدار گرانش ذرات مجازی را با استفاده از اصل ارشمیدس بسنجد. در این اصل آمده وقتی جسمی در سیال غوطه ور می گردد، نیروی شناوری رو به بالا برابر با وزن سیال را تجربه می نماید، که آن جسم را جابجا می نماید.

اگر ذرات مجازی وزن داشته باشند، پس یک حفره از صفحات فلزی در خلاء باید نیروی شناوری را تجربه کند. این حفره اساساً خلاء معمولی را با ذرات مجازی فراوانش با یک خلاء سبک تر که حاوی ذرات مجازی کمتری است جابجا می نماید. معین قدرت نیروی شناور که به چگالی ذرات مجازی بستگی دارد، وزن آن ها را آشکار می نماید.

محققان برای مقدار گیری این نیرو در لوله خلاء خود، دو نمونه ساخته شده از مواد مختلف به ارتفاع دو متر و عرض 1.50 متر را به حالت تعادل آویزان کردند و بر روی یکی از این نمونه ها اثر کاسیمیر را ایجاد کردند. برای این کار آن ها هر دو ماده را در فواصل زمانی معین، در دمای حدود چهار درجه سانتیگراد گرم نموده و سپس دوباره سرد می نمایند.

این اختلاف دما کافی است تا یکی از نمونه ها بین فاز ابررسانا (زمانی که الکتریسیته آزادانه در ماده جریان دارد) و فاز عایق (زمانی که الکتریسیته نمی تواند به راحتی جریان یابد) به جلو و عقب جابجا گردد. با این حال، ماده دیگر، همواره یک عایق باقی می ماند. با تغییر رسانا بودن در نمونه اول، این نمونه همچون راه اندازی کلاسیک دو صفحه ای عمل نموده و تعداد ذرات مجازی ممکن در آن تغییر می نماید؛ بنابراین نیروی رانش (buoyancy force) در وزن کشی اول به صورت دوره ای افزایش و کاهش می یابد. این تغییر باید باعث گردد که در فواصل منظم تعادل ایجاد گردد، درست مانند دو کودکی که روی الاکلنگ نشسته اند و بالا و پایین می روند.

در برنامه ریزی این آزمایش، دانشمندان احتیاج داشتند تا ماده مناسبی را انتخاب نمایند که بتواند به طور یکنواخت و سریع گرم و سرد گردد و اثر کاسیمیر را به شکلی قوی نشان دهد. پس از آنالیز چندین گزینه، این تیم کریستال های یک ابررسانا به نام کوپریت (cuprates) را انتخاب کردند. نمونه های به دست آمده دیسک هایی با قطر حدود 10 سانتی متر هستند که ضخامت آن ها تنها چند میلی متر است. تا به امروز، هیچ کس ثابت ننموده که اثر کاسیمیر در ابررسانا هایی با دمای بالا کار می نماید، اما دانشمندان شرط می بندند که این کار را انجام دهند.

محققان تعادل را طوری برقرار نموده اند که آزادانه در فضای داخل محفظه خلاء خود معلق بمانند، و کل دستگاه را تا کمتر از 180- درجه سانتیگراد خنک می نماید. خود این محفظه در دو محفظه فلزی بزرگتر بسته بندی می گردد؛ یکی از این محفظه ها پر از نیتروژن مایع، و محفظه دیگر بدون هوا است که مانند عایق حرارتی عمل می نماید. بدون این روش محافظتی نهایی، لایه دوم خیلی سریع گرم خواهد شد. کل سازه حدود سه متر ارتفاع، عرض و عمق دارد و وزن آن چندین تن خواهد بود.

یک سیگنال حساس

کالونی در سال 2002 به همراه همکاران خود کار را آغاز کردند و یک مدل نظری را بکار گرفتند تا قدرت نیروی رانش را در تنظیمات مختلف آزمایشی بسنجند. آن ها دریافتند که نیرو در یک آزمایش واقعی در حدود 10 به توان 16- نیوتن خواهد بود. مقدار گیری چنین نیروی کوچکی مثل این است که بخواهید وزن DNA در یک سلول را مقدار گیری کنید. اولف لئونهارت، فیزیکدان، می گوید: اعداد ویرانگر هستند. از سوی دیگر، 10 سال پیش به سختی کسی باور می کرد که اکنون امواج گرانشی قابل تشخیص باشند.

در واقع، فناوری موجود در آشکارساز های امواج گرانشی امروزی، که برای اولین بار در سال 2015 اهداف خود را مشاهده کردند، می تواند به شناسایی سیگنال های گرانشی کوچکی که آزمایش ارشمیدس در پی آن است، یاری کند. کالونی، خود در ساخت آشکارساز امواج گرانشی ایتالیایی VIRGO مشارکت داشت. اریکو می گوید: همه این ها تنها به واسطه ساخت ابزار های بسیار حساسی که برای مقدار گیری دقیق امواج گرانشی ساخته شده ممکن شد.

آزمایش ارشمیدس برای اینکه بتواند شکست یا انحناء کوچکی را که در پی آن است تشخیص دهد از دو سیستم لیزری استفاده خواهد نمود که شباهت هایی با تنظیمات لیزر و آینه در آشکارساز های امواج گرانشی دارند. اولی یک پرتو لیزر را به دو قسمت تقسیم می نماید و آن را به وسیله یک تقسیم نماینده پرتو به دو سر ترازو راهنمایی می نمایند، و در آنجا به وسیله آینه های متصل منعکس می شوند. سپس پرتو ها به وسیله آینه های دیگر ترکیب می شوند و به سمت یک آشکارساز می روند.

اگر پرتو ها در تعادل باشند، هر دو پرتو دقیقاً مسافت یکسانی را طی خواهند کرد. اگر بازو کمی در یک جهت کج گردد، پرتو ها فواصل مختلفی را طی خواهند کرد. در این صورت، تاج ها و فرورفتگی های امواج پرتو لیزر در دستگاه مقدار گیری به صورت پلکانی به هم می رسند و شدت های متفاوتی را فراوری می نمایند. این سیستم می تواند حتی کوچکترین انحرافات از حالت تعادل را تشخیص دهد.

مجموعه دوم لیزرها، در صورت وجود جابجایی زیاد، جهت شیب را مقدار گیری می نمایند. نمونه اولیه ساده شده این آزمایش که در دمای اتاق انجام می گردد، به طور قابل توجهی حساس است و عملکرد دستگاه ارشمیدس را به خوبی نشان می دهد. اما حتی با چنین سیستم های مقدار گیری پیچیده ای، باز هم اجرای آزمایش سخت خواهد بود. ویویشک سودهیر، فیزیکدانی از موسسه فناوری ماساچوست می گوید: در آزمایش های این چنینی، تمام دنیا بر علیه شما کار می نمایند.

فیزیکدانان برای محافظت از این تعادل در برابر دنیای بیرون، به مکانی احتیاج داشتند که کمترین فعالیت لرزه ای ممکن را داشته باشد، از این رو به ساردینیا آمدند. این جزیره مزایای دیگری نیز دارد. به دلیل جمعیت کم آن، صدا هایی که به وسیله انسان ها فراوری می شوند بسیار کم است. بعلاوه این جزیره بیش از 250 معدن متروکه دارد که بسیاری از آن ها دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند، و این باعث می گردد تا ارتعاشات کمتری در زیر زمین وجود داشته باشد و بعلاوه دمای داخل یک معدن نیز پایدار است.

پایان تیم تحقیقاتی در معدن Sos Enattos در سمت شرقی جزیره که از دهه 1990 بسته شده بود، مستقر شد. این معدن تاریخچه طولانی دارد: در دوران باستان، رومی ها از این معدن برای استخراج سنگ معدن نقره و روی استفاده می کردند. لودو که راننده ما در این سفر است، اکنون مسئول شفت ها است. او قبلاً به عنوان تکنیسین در معدن کار می نموده است. لودو در طول مسیر به ما گفت: درست قبل از بسته شدن معدن، فقط حدود 30 نفر در آنجا کار می کردند. سپس آغاز به تغییر دادن مسیر های زیرزمینی کردند تا بتوان از آن ها به عنوان موزه استفاده کرد.

او چند سال بعد مدیریت معدن را به عهده گرفت و تور هایی را در آنجا برگزار می کرد. در بعضی از قسمت ها هنوز تاسیسات آموزشی که مراحل مختلف کار معدن چی ان را به تصویر می کشد وجود دارد: تصاویری از کسانی که گاری ها را با سنگ پر می کردند، یا مواد منفجره را به دیوار ها وصل می نمایند.

اتاقی که آن ها می خواهند این آزمایش را در آن انجام دهند، با دیوار های بلند سنگی و بدون تزئین و سقف طاق مانند غار گونه، بیشتر شبیه یک مکان باستانی است تا یک آزمایشگاه. کالونی می گوید: مقدار این اتاق قبلاً کمی بزرگ شده است، اما هنوز کار های زیادی برای انجام دادن وجود دارد. مثلا اتاق همچنان باید بزرگتر گردد، و به شفت تهویه، کفپوش مناسب و ... احتیاج دارد.

نسخه نهایی تنظیم تعادل، اخیرا تکمیل و به ساردینیا ارسال شده است. محفظه خلاء در محل آزمایش است، اما دو محفظه بیرونی آن هنوز در حال فراوری هستند. زمانی که این دو محفظه آماده شده و به غار آورده شوند، دانشمندان کل مجموعه را به این اتاق تاریک زیرزمینی منتقل خواهند کرد و آغاز به آزمایش های واقعی می نمایند.

برای رسیدن به این مرحله راه طولانی طی شده است. اریکو می گوید: حدود شش ماه طول کشید تا بتوانم تنظیمات را با جزئیات برنامه ریزی کنم. کدام پیچ تنظیم باید کجا بسته گردد؟ یک جدانماینده پرتو ایده آل چگونه است و باید در کجا قرار گیرد؟ سپس یکسال طول کشید تا همه قطعات رسیدند و من همه آن ها را سرهم کردم. کالیبراسیون لیزر برای اینکه به طور دقیق به تمام وسایل برخورد کند! در واقع این کار فقط 30 دقیقه طول کشید. من همه چیز را آنقدر دقیق برنامه ریزی نموده بودم که فقط چند درجه آزادی وجود داشت. وقتی همه چیز واقعاً آنطور که تصور می کردم پیش رفت، تقریباً از شادی گریه کردم.

مقدار گیری های دقیق

لامورکس که برای اولین بار اثر کاسیمیر را نشان داد، می گوید با وجود برنامه ریزی دقیق تیم، مقدار گیری بسیار چالش برانگیز خواهد بود. او می گوید: من مدت ها رویای مقدار گیری نیروی کاسیمیر را در بین صفحات ابررسانا داشتم. اما ساختن یک نمونه مناسب فراتر از توانایی های من بود.

کارستن دانزمن، مدیر مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک گرانشی در هانوفر آلمان، خاطرنشان می نماید که مقدار گیری های دقیق این آزمایش باید 10 برابر بهتر از برترین آشکارساز های امواج گرانشی باشد که امروزه کار می نمایند. او این پروژه را بسیار جالب، اما جاه طلبانه توصیف می نماید.

لئونهارت می گوید: با این حال، اگر این آزمایش نتیجه دهد، عواقب بزرگی خواهد داشت. این آزمایش بسیار مهم است، زیرا ثابت می نماید که نوسانات خلاء در واقع یک کمیت واقعی با نیروی گرانشی هستند. اگر مقدار گیری ها با انتظارات مطابقت داشته باشند و نشان دهند که ذرات مجازی، همچون ماده معمولی از نظر گرانشی برهم کنش دارند، مطمئناً می دانیم که نوسانات خلاء باید معادلات نسبیت عام اینشتین را تحت تأثیر قرار دهند. در نتیجه، احتمالاً آن ها تأثیرات بسیار قوی دارند. در آن صورت، کیهان شناسان باید شرح دهند که چه چیزی تأثیر انرژی خلاء در دنیا را سرکوب می نماید.

اگر انحراف از تعادل، متفاوت از حد انتظار باشد، ممکن است چند معنی داشته باشد. از یک طرف، اگر در این آزمایش نشان داده گردد که ذرات مجازی گرانش ندارند، چنین نتیجه ای می تواند دری را به روی فیزیک کاملاً نوین، باز کند. اما مارکوس آسپل مایر، فیزیکدان تجربی از دانشگاه وین، می گوید: سیگنال گم شده می تواند به این دلیل باشد که اثر کاسیمیر در کوپریت ها وجود ندارد یا بسیار ضعیف است. بنابراین، این موضوع اهمیت بیشتری دارد که آزمایشی جدا از این آزمایش انجام گردد.

حتی خود محققان ارشمیدس هم، هیچ پیش بینی نمی نمایند. کالونی می گوید: ما هنوز نمی خواهیم فرضیه ای بسازیم تا آزمایش را جعل نکنیم. اما هر نتیجه ای که به دست آوریم، قطعا هیجان انگیز خواهد بود.