Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Forschung : Artikel [ Druckansicht ]

 
DUNKLE MATERIE
Physiker auf der Jagd nach WIMPs
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Mainz
astronews.com
19. Januar 2011

Physiker der Universität Mainz beteiligen sich aktiv an der Suche nach den Partikeln, aus denen die mysteriöse Dunkle Materie bestehen könnte. Zusammen mit einem internationalen Forscherteam versuchen die Wissenschaftler im Laboratori Nazionali del Gran Sasso sogenannte WIMPs aufzuspüren, also schwach wechselwirkende massive Teilchen.

Hubble Deep Field
 
Ohne Dunkelmaterie hätten die Strukturen im All kaum entstehen können. Bild: STScI / NASA

Dunkle Materie ist maßgeblich für die klumpige Verteilung der sichtbaren Materie im Universum verantwortlich - von Galaxien über Galaxienhaufen bis hin zu den größten uns bekannten Strukturen von Superhaufen und Filamenten, die große kosmische Leerräume wie Blasen in einem Schaumbad umgeben. Dunkle Materie war die "Wiege", in der sich Galaxien bereits früh ausbilden konnten und umgibt und durchdringt unsere und andere Galaxien noch heute und hält sie zusammen. Nur um was es sich dabei handelt, weiß man bis heute nicht.

Man weiß über sie kaum mehr, als dass sie knapp ein Viertel unseres Universums ausmacht. "Wir wissen vor allem, was Dunkle Materie nicht ist", erklärt Uwe Oberlack, der vor seiner Rückkehr nach Deutschland zehn Jahre lang in den USA auf diesem Gebiet und in der Hochenergie-Astrophysik geforscht hat und im letzten Jahr als Professor an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz gewechselt ist. "Dunkle Materie ist nicht einfach nur durchsichtig, sondern sie ist komplett verschieden von jeder Materieform, die wir bisher kennen."

Oberlack war am Aufbau eines internationalen Forschungsprogramms, XENON, beteiligt, mit dem im italienischen Gran-Sasso-Massiv in einem unterirdischen Labor nach Bestandteilen der Dunklen Materie gesucht wird. Das derzeitige XENON100-Experiment ist eines von zwei weltweit führenden Experimenten zum Nachweis Dunkler Materie. Die Erforschung der Dunklen Materie dürfte zu den wichtigsten wissenschaftlichen Vorhaben der Physik in diesem Jahrzehnt zählen.

Werbung

Das Universum besteht zu 23 Prozent aus Dunkler Materie, während unsere normale, sichtbare Materie nur 4,6 Prozent beiträgt. Der größte Teil mit 72 Prozent besteht aus Dunkler Energie, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist und über die noch weniger als über die Dunkle Materie bekannt ist. Dass es Dunkle Materie überhaupt gibt, wurde Anfang der 1930er Jahre durch die Beobachtung von Galaxien in Galaxienhaufen postuliert: Sie bewegen sich viel zu schnell, als dass die Galaxienhaufen allein durch die Gravitation der sichtbaren Masse zusammengehalten würden. Später fand man einen ähnlichen Effekt in Spiralgalaxien. Eine andere Kraft müsste also für die hohe Rotationsgeschwindigkeit am Rande von Galaxien verantwortlich sein.

Mittlerweile steht fest, dass es sich bei dieser Materie nicht um Quarks oder Elektronen handelt, die unsere Atome ausmachen. Auch andere Kandidaten wie Neutrinos scheiden weitgehend aus. "Wir vermuten heute, dass sich Dunkle Materie recht schnell nach dem Urknall gebildet hat", so Oberlack. "Sie besteht wahrscheinlich aus neutralen, massiven Teilchen, die mit anderen Teilchen nur schwach wechselwirken." Diese WIMPs (weakly interacting massive particles) sind allerdings bisher nicht entdeckt worden.

Oberlack sucht sie zusammen mit einem Forscherteam aus 12 Instituten tief unter der Erde in einem Xenon-Detektor, der peinlich genau vor kosmischer Strahlung abgeschottet wird. Das auf minus 95 Grad abgekühlte, flüssige Xenon soll in den Laboratori Nazionali del Gran Sasso die WIMPs einfangen. Nach ersten Experimenten mit kleineren Detektoren sucht derzeit das XENON100-Experiment mit einer Masse von 62 Kilogramm nach Dunkler Materie.

Dieses Experiment soll die derzeitige Sensitivitätsgrenze um einen weiteren Faktor 15 verbessern und testet damit direkt einen erheblichen Anteil der theoretisch interessanten "Neutralinos", einer WIMP-Art, die auf dem Konzept der Supersymmetrie beruht. Supersymmetrie oder SUSY ist eine postulierte neue Symmetrie der Natur, die erst bei hohen Teilchenenergien, etwa im frühen Universum oder in großen Beschleunigern wie dem LHC am CERN, erreicht würde.

Gestützt auf die erfolgreiche Datennahme mit XENON100, plant die XENON-Kollaboration bereits einen Detektor mit einer Masse von einer Tonne, um in drei Jahren nochmals um einen Faktor 50 bis 100 empfindlicher zu werden. Sind in der Tat Neutralinos die Teilchen der Dunklen Materie, so können sie in den nächsten Jahren im Labor nachgewiesen und einige ihrer physikalischen Eigenschaften auch gemessen werden.

Forum
Physiker auf der Jagd nach WIMPs. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Dunkle Materie: Lauschen auf ein Läuten der WIMPs - 26. Februar 2008
Edelweiss II: Jagd nach den WIMPs beginnt - 4. April 2006
Links im WWW
Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen Physik an Universität Mainz
Gran Sasso National Laboratory
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
Werbung
Werbung
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2017. Alle Rechte vorbehalten.  W3C

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2017
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: http://astronews.com/news/artikel/2011/01