Universum består huvudsakligen av en ny substans och en energiform som ännu inte är förstådda. Denna "mörka materia" och "mörka energi" är inte direkt synliga för blotta ögat eller genom teleskop. Astronomer kan bara bevisa sin existens indirekt, baserat på galaxernas form och universums dynamik. Mörk materia interagerar med normal materia via gravitationskraften, som också avgör de normala kosmiska strukturerna, synlig materia.

Det är ännu inte känt om mörk materia också interagerar med sig själv eller med normal materia via de andra tre grundkrafterna - den elektromagnetiska kraften, den svaga och den starka kärnkraften - eller någon ytterligare kraft. Även mycket sofistikerade experiment har hittills inte kunnat upptäcka någon sådan interaktion. Det betyder att om det alls finns, det måste vara väldigt svagt.

För att belysa detta ämne mer forskare runt om i världen utför olika nya experiment där de icke-gravitationella grundkrafternas verkan sker med så lite yttre störningar som möjligt och åtgärden mäts sedan exakt. Alla avvikelser från de förväntade effekterna kan indikera påverkan av mörk materia eller mörk energi. Några av dessa experiment utförs med stora forskningsmaskiner som de som finns på CERN, Europeiska organisationen för kärnforskning i Genève. Men experiment i laboratorieskala, till exempel i Düsseldorf, är också genomförbara, om den är konstruerad för maximal precision.

Teamet som arbetar under ledning av Prof. Natur . Protonen är kärnan i väteatomen (H), den tyngre deuteron är kärnan i deuterium (D) och består av en proton och en neutron bunden samman.

Düsseldorffysikerna studerar ett ovanligt föremål, HD+, jonen i den delvis deutererade vätemolekylen. En av de två elektroner som normalt finns i elektronskalet saknas i denna jon. Således, HD+ består av en proton och deuteron bundna av bara en elektron, som kompenserar för den avstötande elektriska kraften mellan dem.

Detta resulterar i ett särskilt avstånd mellan protonen och deuteron, kallas 'bindningslängd'. För att bestämma detta avstånd, HHU -fysikerna har mätt molekylens rotationshastighet med elva siffrors precision med hjälp av en spektroskopiteknik som de nyligen utvecklat. Forskarna använde begrepp som också är relevanta inom kvantteknologi, såsom partikelfällor och laserkylning.

Det är extremt komplicerat att härleda bindningslängden från spektroskopieresultaten, och därmed dra av styrkan hos den kraft som utövas mellan protonen och deuteronet. Detta beror på att denna kraft har kvantegenskaper. Den teori om kvantelektrodynamik (QED) som föreslogs på 1940 -talet måste användas här. En medlem i författarteamet ägnade två decennier åt att avancera de komplexa beräkningarna och kunde nyligen förutse bindningslängden med tillräcklig precision.

Denna förutsägelse motsvarar mätresultatet. Av avtalet kan man härleda den maximala styrkan för en modifiering av kraften mellan en proton och en deuteron orsakad av mörk materia. Professor Schiller kommenterar:"Mitt team har nu skjutit ner denna övre gräns mer än 20-faldigt. Vi har visat att mörk materia interagerar mycket mindre med normal materia än vad som tidigare ansågs möjligt. Denna mystiska form av materia fortsätter att förbli dold, åtminstone i labbet! "