Suche nach der Dunklen Energie im Labor

17. April 2014, 10:32
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Forscher der TU Wien verfeinern Methode zur Gravitationsmessung um den Faktor Hunderttausend - Ergebnisse stimmen mit der Newton'schen Gravitationstheorie überein

Wien/Grenoble - Für Kosmologen hüllt sich der größte Teil des Universums in Dunkelheit: Um die Rotation von Galaxien schlüssig zu erklären, "erfanden" sie die Dunkle Materie, die allein durch ihre Gravitation auf die sichtbare Materie einwirkt. Mit der Dunklen Energie erklären sie, warum sich das All entgegen der Schwerkraft immer schneller ausdehnt.

Letzteres Phänomen ließe sich mit einer zusätzlichen physikalischen Größe beschreiben: Albert Einsteins Kosmologischer Konstante. Eine alternative Erklärung könnten sogenannte Quintessenz-Theorien liefern.

Die Idee dahinter: Das Vakuum des Raumes ist von unbekannten Feldern oder Teilchen erfüllt, die Auswirkungen auf das sichtbare Universum haben. Exotische Partikel oder Naturkräfte würden freilich nicht allein im Weltraum wirken, sie sollten sich auch in Experimenten auf der Erde nachweisen lassen.

Unerreicht empfindlich

Dass man dafür nicht unbedingt einen Teilchenbeschleuniger benötigt, haben nun Wissenschafter rund um Tobias Jenke und Hartmut Abele von der TU Wien gemeinsam mit französischen Kollegen unter Beweis gestellt: Die Physiker entwickelten mit der sogenannten Gravitations-Resonanz-Methode ein bisher unerreicht empfindliches Instrument, mit dem sich Gravitationseffekte in winzigen Größenskalen abbilden lassen.

Am besten eignen sich dafür Neutronen. Allein die Schwerkraft übt Einfluss auf die elektrisch neutralen und kaum polarisierbaren Teilchen - oder eben bisher unerkannte Naturkräfte. Im Fachjournal "Physical Review Letters" erläutern die Forscher ihre Vorgehensweise: Schickt man ultrakalte Neutronen zwischen zwei parallelen Platten hindurch, von denen eine vibriert, kann man sie zwischen streng definierten Energie-Zuständen pendeln lassen. Aus der Vibrations-Frequenz, die zum Übergang zwischen den Energie-Niveaus führt, lässt sich die exakte Schwerkraft eruieren, die auf die Teilchen einwirkt.

Die Experimente weisen vorerst jedoch auf keine bisher unbekannte Kraft hin. Die Messergebnisse stimmen völlig mit der Newton'schen Gravitationstheorie überein. Dennoch bedeuten die Resultate einen enormen Fortschritt auf der Suche nach der Dunklen Energie: Nun lässt sich immerhin jener Bereich, in dem man exotische Naturkräfte vermuten könnte, um den Faktor Hunderttausend eingrenzen. (tberg, DER STANDARD, 17.4.2014)

  • Für die Suche nach der Dunklen Energie braucht es keinen riesigen Teilchenbeschleuniger: Der neu entwickelte Gravitations-Resonanz-Spektrometer der TU-Wien-Forscher passt auf einen Labortisch.
    foto: tu wien

    Für die Suche nach der Dunklen Energie braucht es keinen riesigen Teilchenbeschleuniger: Der neu entwickelte Gravitations-Resonanz-Spektrometer der TU-Wien-Forscher passt auf einen Labortisch.

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