Jagt mørk energi med gravitationsresonansspektroskopi

Mørk energi menes i vid udstrækning at være drivkraften bag universets accelererende ekspansion, og flere teorier er nu blevet foreslået for at forklare dens undvigende natur. Imidlertid, disse teorier forudsiger, at dens indflydelse på kvanteskalaer må være forsvindende lille, og eksperimenter hidtil har ikke været nøjagtige nok til at enten verificere eller miskreditere dem. I ny forskning offentliggjort i EPJ ST , et hold ledet af Hartmut Abele ved TU Wien i Østrig demonstrerer en robust eksperimentel teknik til at studere en sådan teori, ved hjælp af ultrakolde neutroner. Navnet "Gravity Resonance Spectroscopy" (GRS), deres tilgang kunne bringe forskere et skridt tættere på at forstå et af de største mysterier i kosmologi.

Tidligere, fænomener kaldet "skalære symmetronfelter" er blevet foreslået som en potentiel kandidat til Dark Energy. Hvis de findes, disse felter vil være langt svagere end tyngdekraften - i øjeblikket den svageste fundamentale kraft, som fysikken kender. Derfor, ved at søge efter ekstremt subtile anomalier i adfærden hos kvantepartikler fanget i gravitationsfelter, forskere kunne bevise eksistensen af ​​disse felter eksperimentelt. Inden for et gravitationsfelt, ultrakolde neutroner kan antage adskillige diskrete kvantetilstande, som varierer afhængigt af feltets styrke. Gennem GRS, disse neutroner bringes til at gå over til kvantetilstande med højere energi ved de finjusterede mekaniske svingninger af et næsten perfekt spejl. Eventuelle skift fra de forventede værdier for energiforskellene mellem disse tilstande kunne så indikere indflydelsen af ​​mørk energi.

I deres undersøgelse, Abeles team designede og demonstrerede et GRS-eksperiment med navnet "qBOUNCE, ", som de baserede omkring en teknik ved navn Ramsey-spektroskopi. Dette involverede at få neutroner i en ultrakold stråle til at gå over til kvantetilstande med højere energi - før de spredte uønskede tilstande væk, og opsamling af de resterende neutroner i en detektor. Gennem præcise målinger af energiforskellene mellem bestemte tilstande, forskerne kunne sætte langt strengere grænser for parametrene for skalære symmetronfelter. Deres teknik baner nu vejen for endnu mere præcise søgninger efter Dark Energy i fremtidig forskning.