Science
23.07.2018

Wiener Physiker stellen Theorie zu Dunkler Energie in Frage

Die Forscher konnten trotz ausgeklügeltem Versuchsaufbau keinen Einfluss von Symmetron-Feldern feststellen.

Um die rätselhafte Dunkle Energie zu erklären, werden immer wieder neue Theorien vorgeschlagen. In einer internationalen Kooperation unter der Leitung der Technischen Universität (TU) Wien konnte nun eine davon in weiten Bereichen widerlegt werden. Die Ergebnisse ihrer Experimente haben die Forscher im Fachjournal „Nature Physics“ veröffentlicht.

Auch Experimente mit negativem Ergebnis können in der Wissenschaft von großer Bedeutung sein. Seitdem Astronomen vor 20 Jahren festgestellt haben, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt, wird fieberhaft nach einer Theorie gesucht, die die dahintersteckende „Dunkle Energie“ erklären könnte.

Ein Kandidat dafür, die sogenannten Symmetron-Felder, konnten in einem an der TU Wien entwickelten und am Institut Laue-Langevin im Französischen Grenoble ausgeführten Experiment nun jedoch nicht nachgewiesen werden.

Symmetron-Felder und Higgs-Teilchen

Symmetron-Felder gelten in der Forschergemeinschaft als elegante Möglichkeit zur Erklärung Dunkler Energie, da sie einerseits die Expansion des Universums erklären könnten, andere Bereiche der Physik aber weitgehend unangetastet lassen würden.

„In ihrer Form ähneln Symmetron-Felder dem Higgs-Feld“, erklärte der Leiter der österreichischen Forschergruppe, Hartmut Abele vom Atominstitut der TU Wien gegenüber der APA. „Deshalb hat der Nachweis des Higgs-Teilchen im Large Hadron Collider (am Europäischen Kernforschungszentrum CERN; Anm.) der Theorie in den letzten Jahren noch zusätzlichen Auftrieb verschafft.“

Einfluss nicht nachgewiesen

In ihren Experimenten haben die Physiker nun Quantentechnologie angewandt, um Gravitationseffekte an extrem langsamen Neutronen zu messen. Ähnlich wie ein Elektron in einem Atom kann auch ein Neutron in unmittelbarer Nähe zu vibrierenden Spiegeln Zustände verschiedener Energien annehmen. Da diese Energien davon abhängen, welche Kräfte auf das Neutron wirken, wird das Teilchen zu einem extrem sensiblen Kraftsensor.

Obwohl die Genauigkeit des Experiments der Energie entspricht, die nötig ist, um ein einzelnes Elektron im Gravitationsfeld der Erde um etwa 30 tausendstel Millimeter anzuheben, konnte der erwartete Einfluss des Symmetron-Feldes nicht nachgewiesen werden.

Theorie geschwächt, aber nicht vollständig wiederlegt

Während sowohl die Messmethode als auch der experimentelle Aufbau aus Wien stammen, musste die gesamte Ausrüstung letztendlich nach Grenoble ans Institut Laue-Langevin transportiert werden. Nur dort steht eine geeignete Quelle für die für das Experiment essenziellen langsamen Neutronen zur Verfügung.

„Wir konnten in unserem Experiment zwar einen großen Bereich an möglichen Parametern abdecken, vollständig widerlegt ist die Theorie damit aber noch nicht“, räumte Abele ein. Um auch noch die letzten verbleibenden Schlupflöcher zu schließen, wollen er und sein Team ihr Experiment in Zukunft noch weiter verfeinern.