Gazenergie

Dunkle Energie: Forscher sehen nichts - und freuen sich

Zürich, 04.07.2017

 

Auf der Suche nach der ominösen "Dunkle Energie" haben Wissenschaftler in einem speziellen Experiment mit einer um den Faktor 100 erhöhten Messgenauigkeit hingeschaut - und wieder nichts gesehen. Die Forscher freut es.

Der Grund für die Freude: Damit lässt sich die Existenz von zwei Kandidaten für die "Dunkle Energie" bis auf einen kleinen Bereich ausschliessen, berichten die Forscher im Fachjournal "Nature Physics".

Aus astronomischen Beobachtungen weiss man, dass sich das Universum immer schneller ausdehnt. Um eine Erklärung dafür zu haben, haben die Physiker den Begriff der "Dunklen Energie" erfunden. Sie soll diese beschleunigte Expansion antreiben und immerhin 68 Prozent unseres gesamten Universums ausmachen, während die gesamte sichtbare Materie - also Galaxien, Sterne, Planeten und andere kosmische Objekte - nicht einmal fünf Prozent beiträgt.

Kosmos-ausfüllendes Energiefeld

Wann immer die Wissenschaft etwas nicht erklären kann, greift sie zu Hilfskonstrukten. Eine solche Krücke für die "Dunkle Energie" ist die sogenannten "Quintessenz". Unter diesem Begriff werden verschiedene Theorien zusammengefasst, die die "Dunkle Energie" als ein das ganze Universum ausfüllendes Energiefeld ansehen.

Wie meistens bei solchen Theorien gibt es Probleme damit und Erklärungsversuche dafür. Etwa bei der Frage, warum man denn die Quintessenz auf der Erde noch nicht nachweisen konnte, wenn sie doch den gesamten Kosmos ausfüllt.

Als Erklärung dafür hat man sogenannte "Chamäleonfelder" postuliert. Demnach passt sich das Quintessenzfeld wie ein Chamäleon seiner Umgebung an: Ist wenig Materie da, wie in den Weiten des Universums, entfaltet es seine ganze Energie. Ist dagegen viel Materie da, wie auf der Erde, hat es nur wenig Einfluss auf sein Umfeld und ist daher nur schwer nachweisbar.

Suche nach winzigen Effekten

Zur Überprüfung dieser Theorie versuchen Physiker seit einigen Jahren, diesen geringen Einfluss dennoch zu messen. Das tun sie einerseits mit Neutronen, indem sie die den Einfluss von Gravitation und möglicherweise des Chamäleonfelds auf dessen Quantenzustand möglichst präzise messen, wie dies etwa Forscher am Atominstitut der Technischen Universität (TU) Wien versuchen.

Oder sie lassen Atome in einer Vakuumkammer an einem hohlen Wolframzylinder vorbei fallen und vermessen ihre Fallbeschleunigung mit Hilfe von Atominterferometrie. Laut Theorie sollte es um den Zylinder ein Chamäleonfeld geben, das die Atome auf ihrem Weg ablenkt. Das versuchen etwa Wissenschaftler um Philipp Haslinger in einem Experiment an der University of Berkeley (USA) nachzuweisen.

Weder bei den Neutronen noch bei den fallenden Atomen konnten die Wissenschaftler irgendeinen Einfluss feststellen - und damit einen Hinweis auf die "Dunkle Energie" finden, worüber sie vor zwei Jahren auch in den Fachjournalen "Science" und "Physical Review Letters" berichteten.

Noch genauere Messungen

Haslinger hat nun gemeinsam mit Matt Jaffe und Holger Müller an der University of Berkeley die Messgenauigkeit des Experiments um mehr als den Faktor 100 erhöht. "Mit dieser Messgenauigkeit dringen wir in einen Bereich vor, in dem man bereits die Anziehung von in der Nähe befindlichen Objekten berücksichtigen muss", sagte Haslinger zur Nachrichtenagentur APA.

So sehen sie die gravitative Beschleunigung des Wolframzylinders mit einer Masse von nur 190 Gramm, die dazu dienen soll, um eine Änderung in den theoretisch vorhergesagten Chamäleonfeldern zu erzwingen.

Doch erneut fanden sich keine Hinweise auf irgendwelche anderen Kräfte ausser der Erdanziehung und der Gravitationskraft des Zylinders. "Damit ist es uns aber gelungen, Chamäleonfelder als Kandidaten für die 'Dunkle Energie' bis auf einen sehr kleinen Bereich auszuschliessen", so Haslinger.

Zudem konnten die Forscher in Zusammenarbeit mit Theoretikern die Daten auch nutzen, um einen anderen möglichen Kandidaten für die "Dunkle Energie" (Symmetron-Skalarfeld) zum Teil auszuschliessen. Es bleibt also nichts anderes übrig, als auf der Suche noch genauer hinzuschauen, obwohl dies zunehmend schwieriger wird.