Vaak, praktische limieten bepalen de experimentele metingen die kunnen worden gedaan, die het verschil bepalen tussen wat we verwachten dat waar is op basis van de meest waarschijnlijke voorspellingen van modellen en berekeningen, en bevindingen die zijn ondersteund door testen. Een team van onderzoekers heeft nu 's werelds meest intensieve neutronenbundellijnfaciliteit gebruikt, bij J-PARC in centraal Japan, om de grenzen van de gevoeligheid te verleggen voor de studie van zwaartekracht. Het multicenter-werk dat het nm-bereik onderzoekt, is onlangs gepubliceerd in Fysieke beoordeling D .

De meeste mensen zijn bekend met hoe dingen om ons heen op elkaar inwerken als gevolg van zwaartekrachtinteracties. Dit gedrag, waarvan bekend is dat ze een inverse kwadratenwet (ISL) volgen, is goed verklaard door experimenten tot minder dan 1 mm. Gravitatie-interacties over lange afstanden zijn ook ondersteund door gegevens die zijn verzameld uit de astronomie. Echter, tot nu, er is weinig experimenteel bewijs om overeenstemming met de ISL te ondersteunen wanneer het vaak onvoorspelbare kwantumniveau wordt benaderd.

"Er zijn talloze effecten die worden gesuggereerd door geaccepteerde theorieën over zwaartekracht over korte afstanden die door experimenten kunnen worden bevestigd, ", zegt studieauteur Tatsushi Shima van de Universiteit van Osaka. "Door het zoekbereik van een exotische zwaartekracht met succes uit te breiden tot korte afstanden van ~0,1 nm, we hebben de hoogste tot nu toe gerapporteerde gevoeligheid kunnen aantonen, het produceren van experimentele gegevens die zullen helpen om de voorstellen te ontrafelen."

De bereikte statistische gevoeligheid werd mogelijk gemaakt met behulp van de gepulseerde neutronenbundel met hoge intensiteit in de J-PARC-faciliteit. De netto elektromagnetische neutraliteit van neutronen betekent dat de experimenten niet werden beïnvloed door de elektromagnetische achtergrond die andere benaderingen voor het onderzoeken van ISL-afwijkingen op korte afstand belemmert. Het experiment, gebaseerd op verstrooiing van neutronen-edelgas, was de eerste time-of-flight neutronenverstrooiing studie.

"Naarmate de prestaties van 's werelds krachtigste bundellijnen verbeteren, we zijn in staat om onze kennis en begrip stapsgewijs aanzienlijk te vergroten, ", zegt de corresponderende auteur Tamaki Yoshioka van Kyushu University. "Zulke iteratieve verbeteringen kunnen zeer onthullend zijn. In het geval van zwaartekrachtinteracties hebben we substantiële stappen gezet om de afmetingen van de ruimte om ons heen te begrijpen."

Het is te hopen dat de studie, samen met toekomstige werkzaamheden om de gevoeligheid nog verder te verbeteren, zal helpen licht te werpen op de vraag of de ruimte waarin we leven beperkt is tot drie dimensies.