Weltraumforschung Fortschritt bei der Suche nach Dunkler Materie

Sie gilt als eines der größten Rätsel der modernen Physik. Forscher grübeln bereits seit 80 Jahren darüber: die Dunkle Materie. Ein Detektor auf der Internationalen Raumstation hat nun neue Hinweise gefunden.

Seit Beginn der Messungen vor knapp zwei Jahren hat der Detektor „AMS-02“ über 30 Milliarden Teilchen aufgefangen. Quelle: AP

Die Suche nach dem Unbekannten: Forscher um den Physik-Nobelpreisträger Samuel Ting beobachteten einen Überschuss sogenannter Positronen im Weltall, die aus allen Richtungen auf die Erde einprasseln. Das berichtete das Genfer Kernforschungszentrum Cern am Mittwoch. Positronen sind die positiv geladenen Anti-Teilchen der Elektronen. Nach Ansicht vieler Physiker können sie entstehen, wenn sich zwei Teilchen der Dunklen Materie im Weltall begegnen. Aufgefangen hat die Antimaterie-Teilchen das 1,2 Milliarden Euro teure und 8,5 Tonnen schwere „Alpha Magnetic Spectrometer“ („AMS-02“), das am 19. Mai 2011 an der Außenseite der ISS installiert wurde.

Der mysteriöse Stoff, die Dunkle Materie, soll erklären, weshalb Galaxien in großen Gruppen durch den Kosmos fliegen, obwohl die Sterne darin zu wenig Schwerkraft aufbringen, um diese riesigen Gebilde zusammenzuhalten. Ohne Dunkle Materie bleibt auch rätselhaft, weshalb sich die spiralförmigen Arme unserer Galaxie viel schneller drehen, als sich mit der Schwereanziehung der sichtbaren Materie erklären lässt.

Die Dunkle Materie soll fünfmal häufiger im Weltall vorkommen als jene Materie, aus der Menschen, Planeten und Sterne aufgebaut sind. Das geht aus Beobachtungen des frühen Universums hervor, die das Team des ESA-Satelliten „Planck“ erst Mitte März präsentiert hatte. Bisher wissen Forscher nicht, woraus die Dunkle Materie besteht. Die populärste Theorie geht von bisher unbekannten Elementarteilchen aus, die nicht mit Licht wechselwirken und daher für das menschliche Auge unsichtbar sind.

Auf dem Mars wiegen wir nur die Hälfte
Viele Menschen werden sich freuen: Auf dem Mars reduziert sich das Gewicht - wiegt also jemand 75 Kilo auf der Erde, so ist er auf dem Mars mit 28 Kilo ein Fliegengewicht. Quelle: Reuters
Aufgrund seiner Beschaffenheit würde der Saturn auf dem Wasser schwimmen. Er ist ein Gasplanet und besteht zu 96 Prozent aus Wasserstoff, deshalb weist er auch die geringste mittlere Dichte auf. Der Saturn war schon vor der Erfindung des Fernrohrs bekannt, weil er als äußerster Planet mit dem Auge problemlos zu erkennen ist. Quelle:
Die Mondlandung war ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer für die Menschheit: Insgesamt waren Astronauten bislang 300 Stunden auf dem Mond. Quelle: dpa
Der höchste Berg auf der Erde ist zweifelsohne der Mount Everest mit 8848 Metern. Er wird allerdings vom Olympus Mons auf dem Mars überragt, der 26 Kilometer zählt. Quelle: dapd
Angeblich soll es mehr Sterne geben als Sandkörner auf der Erde: Ein australischer Astronom geht davon aus, dass es etwa 70 Tausend Millionen Millionen Millionen Sterne gibt - und da sind nur die
Bis auf Merkur und Mars haben alle Planeten in unserem Sonnensystem Monde: Mit 67 Monden hat der Jupiter die meisten. Es folgt der Saturn mit 62 Monden. Quelle: REUTERS
Die Entfernung zwischen Mond und Erde beträgt 384.400 km: Das wird allerdings jedes Jahr ein bisschen mehr. Durchschnittlich in 27 Tagen und sieben Stunden umkreist der Mond die Erde. Quelle: dpa

Astronomen vermuten große Mengen Dunkler Materie an den Rändern der Milchstraße. Bemerkbar könnten sie sich machen, wenn zwei der Teilchen zusammenstoßen. Dabei würden sich diese gegenseitig auslöschen, und aus der freigesetzten Energie könnten Positronen entstehen. Das geht zumindest aus der Supersymmetrie hervor, einer ambitionierten Theorie, die das bisherige Weltmodell der Physiker erweitern soll.
Aber auch bekannte astronomische Objekte wie sogenannte Pulsare könnten die überschüssigen Positronen ins Weltall feuern. Die Studie, die das Fachjournal „Physical Review Letters“ veröffentlichten will, liefert laut Cern allerdings Hinweise darauf, dass die Positronen aus allen Richtungen auf die Erde treffen. Das würde man von einem Signal der Dunklen Materie erwarten, da diese gleichmäßig um unsere Galaxie verteilt sein soll.
„AMS-02“ bestätigt weniger genaue Messungen des Weltraumteleskops „Fermi“ und des Satellitendetektors „Pamela“. Die Forscher sind sich noch nicht sicher, ob die nun registrierten Positronen wirklich von der Dunklen Materie stammen. „In den nächsten Monaten wird uns AMS endgültig sagen können, ob diese Positronen ein Signal der Dunklen Materie sind, oder ob sie einen anderen Ursprung haben“, sagte Ting.
Seit Beginn der Messungen vor knapp zwei Jahren hat der Detektor „AMS-02“ über 30 Milliarden Teilchen aufgefangen, darunter etwa 400.000 Positronen. Die Suche nach Dunkler Materie findet allerdings nicht nur fernab der Erde statt. In Untergrundlaboren versuchen Forscher, Kollisionen von Dunkle-Materie-Teilchen und Atomkernen nachzuweisen.

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Zudem könnte der 27 Kilometer lange Kreisbeschleuniger LHC des Cerns einen wichtigen Beitrag zur Suche liefern. In den Partikelkollisionen unter Genf könnten ab 2015 Dunkle-Materie-Teilchen erzeugt werden, hoffen die Forscher. „Ich bin zuversichtlich, dass wir im Tandem das Dunkle-Materie-Rätsel innerhalb der nächsten paar Jahre lösen können“, sagte der Cern-Direktor Rolf-Dieter Heuer mit Blick auf den Detektor „AMS-02“.

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