Wien. Seitdem Astronomen vor 20 Jahren festgestellt haben, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt, wird nach Theorien gesucht, die die dahinter steckende Dunkle Energie erklären könnten. Vorschläge dafür gibt es genug. In einer internationalen Kooperation unter der Leitung der Technischen Universität (TU) Wien konnte nun eine dieser Theorien in weiten Bereichen widerlegt werden. Das scheint wichtig, denn auch Experimente mit negativem Ergebnis können in der Wissenschaft von großer Bedeutung sein.

Bei der Theorie handelt es sich um den Einfluss der sogenannten Symmetron-Felder, die in einem an der TU Wien entwickelten und am Institut Laue-Langevin im Französischen Grenoble ausgeführte Experiment nun doch nicht nachgewiesen werden konnten.

Symmetron-Felder gelten in der Wissenschaft als elegante Möglichkeit zur Erklärung Dunkler Energie, da sie einerseits die Expansion des Universums erklären könnten, andere Bereiche der Physik aber weitgehend unangetastet lassen würden. In ihrer Form ähneln Symmetron-Felder dem Higgs-Feld, erklärt Hartmut Abele vom Atominstitut der TU. Deshalb habe der Nachweis des Higgs-Teilchens am Europäischen Kernforschungszentrum Cern der Theorie in den letzten Jahren noch zusätzlichen Auftrieb verschafft.

Nicht vollständig widerlegt

In ihren Experimenten haben die Physiker Quantentechnologie angewandt, um Gravitationseffekte an extrem langsamen Neuronen zu messen. Ähnlich wie ein Elektron in einem Atom kann auch ein Neutron unter bestimmten Voraussetzungen Zustände verschiedner Energien annehmen. Da diese Energien davon abhängen, welche Kräfte auf das Neutron wirken, wird das Teilchen zu einem extrem sensiblen Kraftsensor. Obwohl die Genauigkeit des Experiments der Energie entspricht, die nötig ist, um ein einzelnes Elektron im Gravitationsfeld der Erde um etwa 30 tausendstel Millimeter anzuheben, konnte der erwartete Fluss des Symmetron-Feldes nicht nachgewiesen werden, berichten die Forscher nun im Fachblatt "Nature Physics".

"Wir konnten in unserem Experiment zwar einen großen Bereich an möglichen Parametern abdecken, vollständig widerlegt ist die Theorie damit aber noch nicht", so Abele. Um auch noch die letzten verbleibenden Schlupflöcher zu schließen, wollen er und sein Team ihr Experiment in Zukunft noch weiter verfeinern.

Während sowohl die Messmethode als auch der experimentelle Aufbau aus Wien stammen, musste die Ausrüstung nach Grenoble transportiert werden. Nur dort steht eine geeignete Quelle für die für das Experiment notwendigen langsamen Neutronen zur Verfügung, so die Forscher.