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Dunkle Materie Streit um das große Unsichtbare

Menschen erfreuen sich vor allem an den Sternen am Nachthimmel - doch achtzig Prozent der Materie im Universum ist unsichtbar. Was genau die Dunkle Materie ist, darüber streiten Forscher und Physiker.

07.09.2011 17:01
Thomas Bührke
Dieses Bild wurde aus optischen und Röntgen-Aufnahmen verschiedener Teleskope zusammengefügt. Es zeigt einen Ring aus schwarzen Löchern, 430 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Foto: AFP

Insgesamt 80 Prozent aller im Universum vorhandenen Materie ist unsichtbar und bestimmt zum großen Teil die Entwicklung des Kosmos. Forscher vermuten, dass es sich um eine unbekannte Art von Elementarteilchen handelt. In München treffen sich in dieser Woche 350 Physiker aus aller Welt, um über ihre Fortschritte bei der Suche nach den mysteriösen Teilchen der Dunklen Materie zu diskutieren. Drei Gruppen behaupten, die Teilchen bereits gefunden zu haben.

Erste Signale detektiert

Mit großer Spannung erwarteten die Physiker am Dienstag einen Vortrag von Federica Petricca vom Max-Planck-Institut für Physik in München. Sie berichtete, dass das internationale Experiment Cresst rund dreißig Signale gemessen hat, die von Dunkle-Materie-Teilchen stammen könnten. Demnach müssten diese etwa so schwer sein wie ein Kohlenstoffatom. Juan Collar von der Universität Chicago bekräftigte das Ergebnis. Er glaubt, mit dem Experiment Cogent dieselben Teilchen nachgewiesen zu haben.

Die Dritte im Bunde ist Antonella Incicchitti von der Universität Rom. Sie behauptet schon seit mehreren Jahren mit ihrem Experiment Dama/Libra Dunkle-Materie-Teilchen dutzendweise nachzuweisen.

Doch viele Experten auf dem Gebiet vermuten, dass diese Gruppen nicht genau genug arbeiten und nicht Dunkle-Materie-Teilchen nachweisen, sondern Störsignale, die von natürlicher Radioaktivität und kosmischer Strahlung herrühren. Das derzeit genaueste Experiment Xenon100 im italienischen Gran-Sasso-Labor weist die Teilchen nicht in einem Kristall nach, sondern in hundert Kilogramm flüssigem Xenon.

Mit extremem Aufwand wurde die Substanz von radioaktiven Rückständen gereinigt. „Die Flüssigkeit ist so sauber, wie ein Kubikkilometer reines Wasser, in das man einmal hineinhustet“, erläutert Manfred Lindner vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. Sein Kollege Rafael Lang von der Purdue Universität pflichtet ihm bei: „Wenn die anderen Gruppen wirklich Dunkle-Materie-Teilchen nachgewiesen hätten, hätten auch wir mehrere Dutzend messen müssen.“

Die Forscher befinden sich also in der kuriosen Situation, dass sie vielleicht schon die flüchtigen Teilchen gefunden haben, aber nicht eindeutig identifizieren können. „Man spürt regelrecht das Knistern auf der Tagung“, berichtet Manfred Lindner.

Die Jagd wird nun mit größeren Apparaturen weitergehen. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass Dunkle-Materie-Teilchen darin mit Atomkernen kollidieren und das verräterische Signal aussenden.

Kaum Zweifel an Newton

In den kommenden Jahren sollte eine eindeutige Antwort gefunden werden. Bleiben die Teilchen aber unauffindbar, müsste eine unbequeme Alternative ins Kalkül gezogen werden: Die Dunkle Materie existiert gar nicht. Dann müssen allerdings die Astrophysiker eine neue Lösung für ihre Beobachtungen finden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Newtons Gravitationsgesetz nicht exakt stimmt. Aber daran glauben nur wenige.

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