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Gravitation: Eine Waage für das Vakuum

Es ist die ungenaueste Vorhersage der Physik: Mehr als 120 Größenordnungen liegen Quantenphysik und Kosmologie bei der Berechnung der Energiedichte des Vakuums auseinander. Mit dem »Archimedes-Experiment« wollen Forschungsteams das Nichts jetzt präziser denn je vermessen.
Steckt ein exotisches Quantenfeld hinter der Dunklen Energie?

»Das macht schon was mit einem, wenn man zum ersten Mal hier rein fährt«, sagt Enrico Calloni, als das Auto holpernd in den schmalen Tunnel der Mine abtaucht. Nach der gleißenden Hitze an der Oberfläche könnte der Kontrast kaum größer sein. Innerhalb weniger Sekunden dringt feuchte, kühle Luft in den Wagen ein, während dieser sich den Weg immer weiter hinab in die Tiefe bahnt. »Klaustrophobisch sollte man nicht sein.«

Der Fahrer, Luca Loddo, fährt derweil selbstsicher auf dem unebenen Boden weiter und lacht. Ein enger Schacht, 110 Meter unter der Erde, fast vollkommene Dunkelheit – das ist nichts für jedermann. »Wir müssen das Experiment so gestalten, dass man die meiste Zeit an der Oberfläche arbeiten kann und nur für wichtige Änderungen hinabsteigen muss«, betont Calloni.

Das Auto hält an, Loddo steigt aus und stattet alle mit Helmen und Taschenlampen aus. Die letzten Meter legen wir zu Fuß zurück, immer tiefer in den Schacht hinein. Wir passieren eine Tür, hinter der Seismografen installiert sind, welche die Bewegungen der Umgebung aufzeichnen. Als sich schließlich eine Art Höhle erkennen lässt, die sich auf der linken Seite des Tunnels befindet, bleiben wir stehen. Ein Scheinwerfer ist darauf gerichtet. »Hier soll es stattfinden«, erklärt Calloni. Das erscheint unglaublich: Genau hier, in einer feuchten Höhle, wollen italienische Forschungsgruppen ein Hochpräzisionsexperiment durchführen.

Von einem Versuchslabor hat die Umgebung wenig …

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  • Quellen

Allocca, A. et al.: Measuring the influence of Casimir energy on superconducting phase transitions: a cross-correlation data analysis. ArXiv: 1205.2478, 2012

Allocca, A. et al.: Picoradiant tiltmeter and direct ground tilt measurements at the Sos Enattos site. European Physical Journal Plus 136, 2021

Calloni, E. et al.: Vacuum fluctuation force on a rigid Casimir cavity in a gravitational field. Physics Letters A 297, 2002

Calloni, E. et al.: Towards weighing the condensation energy to ascertain the Archimedes force of vacuum. Physical Review D 90, 2014

Calloni, E. et al.: High-bandwidth beam balance for vacuum-weight experiment and Newtonian noise subtraction. European Physical Journal Plus 139, 2021