Strahlwaagenkonstruktionen können die Ursprünge der Dunklen Energie erklären

Eines der größten Probleme der modernen Physik besteht darin, den großen Unterschied zwischen der Energie, die von zufälligen Fluktuationen im Vakuum des Weltraums getragen wird, und der dunklen Energie, die die Expansion des Universums vorantreibt, in Einklang zu bringen.

Durch neue Forschung veröffentlicht In European Physical Journal PlusForscher unter der Leitung von Enrico Caloni von der Universität Neapel Federico II in Italien haben einen Prototyp eines hochpräzisen Strahlkollimators vorgestellt, mit dem sie hoffentlich die Wechselwirkung zwischen Vakuumschwankungen und Gravitationsfeldern messen können. Mit einigen zusätzlichen Verbesserungen könnte das Instrument es Forschern schließlich ermöglichen, neues Licht auf die mysteriösen Ursprünge der dunklen Energie zu werfen.

Innerhalb eines Vakuums erscheinen und verschwinden elektromagnetische Wellen ständig durch zufällige Fluktuationen, sodass der Raum, obwohl er keine Materie enthält, dennoch eine gewisse Energiemenge in sich trägt. Mit ihrer Forschung wollte Calonis Team die Auswirkungen dieser Schwankungen mithilfe einer hochentwickelten Balkenwaage messen.

Das Instrument des Teams ist für den Betrieb bei Temperaturen von bis zu 90 Kelvin (-183 Grad Celsius) ausgelegt. Es trägt an einem Ende des Balkens eine kleine Probe eines Hochtemperatur-Supraleiters und wird am anderen Ende zunächst durch Gegengewichte ausgeglichen. Durch Quanteneffekte, die sich aus der Wechselwirkung mit zufälligen Vakuumfluktuationen ergeben, sagte das Team voraus, dass diese Probe geringfügige Gewichtsänderungen erfahren würde.

Diese Veränderungen können wiederum mittels Interferometrie erfasst werden. Dazu müssten die Distanzen verglichen werden, die beide Teile des geteilten Lichtstrahls zurücklegen, wenn er von den beiden Enden des Strahls abprallt – verursacht durch den neuen Gewichtsunterschied zwischen der Supraleiterprobe und dem Gegengewicht.

Die Studie des Teams beschreibt detailliert die ersten Tests eines Prototyps eines Balkenausgleichsgeräts in einem Labor auf Sardinien, in dem nur sehr geringe seismische Geräusche auftreten. Aufgrund ihrer ersten Ergebnisse sind Caloni und seine Kollegen nun zuversichtlich, dass ihr letztes Experiment nach Abschluss empfindlich genug sein wird, um die Wechselwirkung zwischen Vakuumfluktuationen und Gravitationsfeldern zu erfassen.