Forscher Suchen Dunkle Energie Hinein Labor
Neutronen zwischen parallelen Platten geben Aufschluss hinauf mögliche Kräfte hinein Universum (Illu.). | Copyright: TU Wien
Wien (Österreich) - Nicht mit einem großen Teilchenbeschleuniger, sondern in einem Labor suchen Wiener sowie Grenobler Wissenschaftlerin später noch unbekannten Elementarteilchen sowie Dunkler Energie. Die von den Forschern entwickelte Gravitations-Resonanz-Methode erweitert dabei den Gültigkeitsbereich die Newton’schen Gravitationstheorie sowie schränkt Parameterbereiche für hypothetische Partikel hunderttausendfach stärker beliebig als bisher.
"Alle Teilchen, die wir heute kennen, kreieren nur fünf Prozente die Masse sowie Kraft hinein Universum aus", erläutert die Pressemitteilung die TU Wien. "Der große Rückstand - die 'Dunkle Energie' sowie die 'Dunkle Materie' - bleibt bis heute mysteriös."
Zwar kann man die Dunkle Stoff nicht sehen, nichtsdestoweniger wirkt sie durch ihre Gravitationskraft auf die bekannte Stoff beliebig - etwa auf die Rotation von Galaxien. Die Dunkle Kraft hingegen, so die bisherige Vorstellung, ist dafür verantwortlich, dass sich selbst das Universum stets schneller ausdehnt.
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Dunkle Kraft kann man mit einer zusätzlichen physikalischen Größe beschreiben, mit Albert Einsteins sogenannter Kosmologischer Konstante. Eine Mehrfachmöglichkeit dazu sind sogenannte Quintessenz-Theorien: "Vielleicht ist die leere Raum gar nicht leer, sondern erfüllt von einem bisher unbekannten Feld, vergleichbar mit dem Higgs-Feld", erläutert Prof. Hartmut Abele vom Atominstitut die TU Wien.
Gemeinsam mit dem Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble kontrollieren die Wiener Physiker hochsensitive Untersuchungen von Gravitations-Effekten auf winzigen Abständen durch. Damit lässt sich selbst jetzt die Bereich, in dem man neue Teilchensorten oder zusätzliche Naturkräfte vermuten könnte, hunderttausend mal stärker beschränken als bisher. Über ihre Experimente haben die Forscher vorab auf "arXiv.org" berichtet.
Da sich selbst andersartige Teilchensorten sowie zusätzliche Naturkräfte auch in Experimenten auf die Erdboden nachweisen lassen sollten, entwickelten Tobias Jenke sowie Hartmut Abele von die TU beliebig extrem sensitives Instrument, mit dem eingeschaltet die Neutronenquelle des ILL die Gravitationskraft vermessen werden kann. "Neutronen sind dafür optimal geeignet", erklären die Forscher. "Sie sind elektrischer neutral sowie kaum polarisierbar. Auf sie kann hinein Experiment bloß die Gravitation wirken – sowie allenfalls auch neue, bisher unbekannte Zusatzkräfte."
In den Experimenten werden die Neutronen zunächst abgekühlt sowie zwischen Zwei parallelen Platten hindurchgeschickt. Nach den Gesetzen die Quantenphysik kann sich selbst das Neutron dabei nur in gesamter bestimmten Zuständen mit gesamter bestimmten Energien befinden, die von die Stärke die Gewalt abhängt, die von die Gravitation auf das Partikel ausgeübt wird. Indem man die untere Platte vibrieren lässt, kann man die Neutronen zwischen den Zuständen hin sowie her wechseln lassen. So lassen sich selbst die Abstände die Energieniveaus vermessen.
"Das Experiment ist beliebig wichtiger Schritt zur Modellierung gravitativer Wechselwirkungen bei sehr kleinen Distanzen. Die Neutronen am ILL sowie die Messinstrumente aus Wien bilden zusammen das beste Werkzeug, etwa später winzigen Abweichungen von die Newton‘schen Gravitationstheorie zu suchen, die von manchen Theorien vorhergesagt werden", sagt Peter Geltenbort vom ILL.
Wie kalorienarm eine solche Abweichung aufzufinden ist, hänge von verschiedenen Parametern ab - zum Beispiel von die Stärke die Kopplung eines hypothetischen neuartigen Feldes eingeschaltet die bekannte Materie. Bestimmte Wertebereiche für diese Kenngröße gelten längst als ausgeschlossen: Gäbe es eine "Quintessenz" mit solchen Kopplungsstärken, hätte man sie bereits in anderen Präzisions-Experimenten preisgeben müssen. Doch noch stets blieb beliebig großer "erlaubter" Parameterbereich, in dem sich selbst neue physikalische Phänomene verstecken könnten.
Mit die neuen Neutronen-Methode lassen sich selbst jetzt allerdings Theorien in diesem Region testen: "Bisher konnten wir bei unseren Messungen keine Abweichungen zum bekannten Newton’schen Gravitationsgesetz finden", sagt Hartmut Abele. "Dadurch können wir jetzt einen weiten Region von Parametern ausschließen." Die Messergebnisse hinlegen jetzt beliebig Limit für den Kopplungsparameter fest, das hunderttausendmal unterhalb die Grenzen liegt, die sich selbst aus anderen Messmethoden ergaben.
Auch wenn sich selbst auf diese Gattung bestimmte hypothetische Partikel ausschließen lassen, sei es noch stets möglich, dass sich selbst unterhalb dieser verbesserten Nachweisgrenze neuartige Physik verstecke, so die Forscher endgültig sowie begehren deshalb ihre Gravitations-Resonanz-Methode noch weiterentwickeln. "Wenn sich selbst auch dann keine Hinweise auf Abweichungen von den bekannten Kräften ergeben, könnte Albert Einstein schließlich noch Recht behalten: Seine Kosmologische Konstante erscheint dann stets plausibler."
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Quelle: tuwien.ac.at
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