Mörk energi anses allmänt vara drivkraften bakom universums accelererande expansion, och flera teorier har nu föreslagits för att förklara dess svårfångade natur. Dock, dessa teorier förutsäger att dess inflytande på kvantskalor måste vara försvinnande litet, och experiment hittills har inte varit tillräckligt noggranna för att antingen verifiera eller misskreditera dem. I ny forskning publicerad i EPJ ST , ett team som leds av Hartmut Abele vid TU Wien i Österrike visar en robust experimentell teknik för att studera en sådan teori, använder ultrakalla neutroner. Benämnd "Gravity Resonance Spectroscopy" (GRS), deras tillvägagångssätt kan föra forskare ett steg närmare att förstå ett av kosmologins största mysterier.

Tidigare, fenomen som kallas "skalära symmetronfält" har föreslagits som en potentiell kandidat för mörk energi. Om de finns, dessa fält kommer att vara mycket svagare än gravitationen - för närvarande den svagaste grundläggande kraft som fysiken känner till. Därför, genom att söka efter extremt subtila avvikelser i beteendet hos kvantpartiklar som är fångade i gravitationsfält, forskare kan bevisa existensen av dessa fält experimentellt. Inom ett gravitationsfält, ultrakalla neutroner kan anta flera diskreta kvanttillstånd, som varierar beroende på fältets styrka. Genom GRS, dessa neutroner tvingas övergå till kvanttillstånd med högre energi genom de finjusterade mekaniska svängningarna av en nästan perfekt spegel. Eventuella förändringar från de förväntade värdena för energiskillnaderna mellan dessa tillstånd kan då indikera påverkan av mörk energi.

I deras studie, Abeles team utformade och demonstrerade ett GRS -experiment med namnet "qBOUNCE, "som de baserade kring en teknik som heter Ramsey-spektroskopi. Detta innebar att neutroner i en ultrakall stråle övergick till högre energi-kvanttillstånd-innan de sprider bort oönskade tillstånd, och plocka upp de återstående neutronerna i en detektor. Genom exakta mätningar av energiskillnaderna mellan särskilda tillstånd, forskarna skulle kunna sätta mycket strängare gränser för parametrarna för skalära symmetronfält. Deras teknik banar nu vägen för ännu mer exakta sökningar efter Dark Energy i framtida forskning.