Donkere energie wordt algemeen beschouwd als de drijvende kracht achter de versnelde uitdijing van het universum, en er zijn nu verschillende theorieën voorgesteld om de ongrijpbare aard ervan te verklaren. Echter, deze theorieën voorspellen dat de invloed ervan op kwantumschalen verwaarloosbaar klein moet zijn, en experimenten zijn tot nu toe niet nauwkeurig genoeg geweest om ze te verifiëren of in diskrediet te brengen. In nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ ST , een team onder leiding van Hartmut Abele aan de TU Wien in Oostenrijk demonstreert een robuuste experimentele techniek voor het bestuderen van zo'n theorie, met behulp van ultrakoude neutronen. Genoemd "Gravity Resonance Spectroscopie" (GRS), hun aanpak zou onderzoekers een stap dichter bij het begrijpen van een van de grootste mysteries in de kosmologie kunnen brengen.

Eerder, fenomenen genaamd "scalaire symmetronvelden" zijn voorgesteld als een potentiële kandidaat voor Dark Energy. Als ze bestaan, deze velden zullen veel zwakker zijn dan de zwaartekracht - momenteel de zwakste fundamentele kracht die de natuurkunde kent. Daarom, door te zoeken naar uiterst subtiele anomalieën in het gedrag van kwantumdeeltjes die vastzitten in zwaartekrachtvelden, onderzoekers konden het bestaan ​​van deze velden experimenteel bewijzen. Binnen een zwaartekrachtveld, ultrakoude neutronen kunnen verschillende discrete kwantumtoestanden aannemen, die variëren afhankelijk van de sterkte van het veld. Via GRS, deze neutronen worden gemaakt om over te gaan naar hogere energiekwantumtoestanden door de fijn afgestemde mechanische oscillaties van een bijna perfecte spiegel. Elke verschuiving van de verwachte waarden voor de energieverschillen tussen deze toestanden zou dan kunnen wijzen op de invloed van Dark Energy.

In hun studie hebben Abele's team ontwierp en demonstreerde een GRS-experiment genaamd "qBOUNCE, " die ze baseerden op een techniek genaamd Ramsey-spectroscopie. Dit hield in dat neutronen in een ultrakoude straal overgingen naar hogere energiekwantumtoestanden - voordat ze ongewenste toestanden wegstrooiden, en het oppakken van de resterende neutronen in een detector. Door nauwkeurige metingen van de energieverschillen tussen bepaalde toestanden, de onderzoekers zouden veel strengere grenzen kunnen stellen aan de parameters van scalaire symmetronvelden. Hun techniek maakt nu de weg vrij voor nog preciezere zoekopdrachten naar Dark Energy in toekomstig onderzoek.