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DUNKLE MATERIE
Die Masse des Axions
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Bergischen Universität Wuppertal
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3. November 2016

Der größte Teil unseres Universums besteht aus Dunkler Materie und Dunkler Energie. Dem Forscher, der herausfindet, um was es sich hierbei eigentlich handelt, dürfte der Nobelpreis sicher sein. Jetzt könnte Physikern ein erster Schritt zur Lösung des Rätsels gelungen sein: Sie errechneten die Masse des Axions, eines potentiellen Dunkelmaterie-Kandidaten.

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Der größte Teil der Masse und Energie des Universums sind Dunkle Energie und Dunkle Materie. Bild: STScI / NASA

Nach derzeitigem Verständnis sind nur etwa 15 Prozent der Materie des Universums sichtbar, der Rest ist dunkel: Das heißt, er hat im Grunde genommen keine Wechselwirkung mit dem Licht oder den bereits bekannten Teilchen des Universums. Weltweit werden seit einigen Jahren große Anstrengungen unternommen, um diese Dunkle Materie in Experimenten nachzuweisen.

Einer der attraktivsten Lösungsvorschläge für dieses Rätsel heißt "Axion". Es handelt sich hierbei um ein hypothetisches Teilchen, welches das gesamte Universum erfüllen könnte. Der Anteil der Dunklen Materie an der Gesamtmasse des Universums ist bereits seit längerem aus astrophysikalischen Beobachtungen bekannt.

Um das hypothetische Axion aber experimentell nachweisen zu können, ist es erforderlich, auch seine Masse - zumindest in gewissen Grenzen - zu kennen. Sie ist nach theoretischen Überlegungen proportional zu der Häufigkeit mit der sich die topologische Quantenzahl des frühen Universums ändert.

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Der deutsch-ungarischen Forschergruppe um Prof. Dr. Zoltán Fodor von der Bergischen Universität Wuppertal gelang es in groß angelegten Computerberechnungen nun erstmals, die Rolle von Axionen bei der Entwicklung des frühen Universums zu klären. Ein besonders wichtiges Ergebnis hierbei ist die erstmalige Bestimmung der Masse des Axions.

Diese Information können zukünftige Experimente nutzen, um präzise und fokussiert nach Axionen zu suchen. Entsprechende experimentelle Vorschläge für diesen bislang weitgehend unerforschten Massenbereich wurden ebenfalls ausgearbeitet und von der Gruppe skizziert.

"Es ist davon auszugehen, dass die vorgelegten Ergebnisse zu einem Wettlauf um die Entdeckung dieser Teilchen führen werden", so Prof. Fodor. Ihre Entdeckung würde nicht nur das Problem der Dunklen Materie des Universums lösen, sondern gleichzeitig die Frage beantworten, warum die starke Wechselwirkung so überraschend symmetrisch ist.

Über ihre Ergebnisse berichtete das Team in einem Fachartikel in der Wissenschaftszeitschrift Nature.

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siehe auch
Dunkler Sektor: Suche nach Dunkler Materie und Energie - 19. Mai 2016
XENON1T: Suche nach Signal der Dunklen Materie - 11. November 2015
XENON100: Kein Signal der Dunklen Materie - 21. August 2015
WIMPs: Neue Grenzen für Dunkelmaterie-Partikel - 14. April 2011
Dunkle Materie: Physiker auf der Jagd nach WIMPs - 19. Januar 2011
Dunkle Materie: Lauschen auf ein Läuten der WIMPs - 26. Februar 2008
Edelweiss II: Jagd nach den WIMPs beginnt - 4. April 2006
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