L'énergie noire est largement considérée comme la force motrice de l'expansion accélérée de l'univers, et plusieurs théories ont maintenant été proposées pour expliquer sa nature insaisissable. Cependant, ces théories prédisent que son influence sur les échelles quantiques doit être extrêmement faible, et les expériences jusqu'à présent n'ont pas été assez précises pour les vérifier ou les discréditer. Dans une nouvelle recherche publiée dans EPJ ST , une équipe dirigée par Hartmut Abele à TU Wien en Autriche démontre une technique expérimentale robuste pour étudier une telle théorie, utilisant des neutrons ultra-froids. Nommé "Spectroscopie de résonance par gravité" (GRS), leur approche pourrait rapprocher les chercheurs de l'un des plus grands mystères de la cosmologie.

Précédemment, des phénomènes nommés "champs de symétron scalaires" ont été proposés comme candidat potentiel pour l'énergie noire. S'ils existent, ces champs seront bien plus faibles que la gravité, actuellement la force fondamentale la plus faible connue en physique. Par conséquent, en recherchant des anomalies extrêmement subtiles dans les comportements de particules quantiques piégées dans des champs gravitationnels, les chercheurs pourraient prouver expérimentalement l'existence de ces champs. Dans un champ gravitationnel, les neutrons ultra-froids peuvent prendre plusieurs états quantiques discrets, qui varient en fonction de la force du champ. Grâce à GRS, ces neutrons sont amenés à passer à des états quantiques de plus haute énergie par les oscillations mécaniques finement réglées d'un miroir presque parfait. Tout décalage par rapport aux valeurs attendues pour les différences d'énergie entre ces états pourrait alors indiquer l'influence de l'énergie noire.

Dans leur étude, L'équipe d'Abele a conçu et démontré une expérience GRS nommée "qBOUNCE, " qu'ils ont basé sur une technique appelée spectroscopie Ramsey. Cela impliquait de faire passer les neutrons d'un faisceau ultra-froid vers des états quantiques à plus haute énergie, avant de disperser tout état indésirable, et ramasser les neutrons restants dans un détecteur. Grâce à des mesures précises des différences d'énergie entre des états particuliers, les chercheurs pourraient placer des limites beaucoup plus strictes sur les paramètres des champs de symétrons scalaires. Leur technique ouvre désormais la voie à des recherches encore plus précises d'énergie noire dans les recherches futures.