Die Suche nach dunkler Materie ist bisher stets ergebnislos verlaufen. Eine neue Studie wollte diesen Missstand beheben – gelungen ist das nicht. Dennoch sind die getätigten Experimente nicht folgen- oder gar nutzlos geblieben.
Was sind WIMPs?
Die meisten Astronom:innen nehmen an, dass dunkle Materie 85 Prozent der gesamten Masse im Universum ausmacht. Ihre schiere Existenz würde die scheinbare zusätzliche Schwerkraft erklären, die um Galaxien und in riesigen Galaxienhaufen nachweisbar ist.
Allerdings hat die Sache einen gravierenden Haken. Bislang ist es niemandem gelungen, festzustellen, woraus die angebliche dunkle Materie besteht.
Bislang hatten Forscher:innen eine Art von Teilchen namens WIMP, eine Abkürzung für Weakly Interacting Massive Particles, in den Fokus genommen. Die Annahme lautet, dass diese theoretischen Teilchen kaum mit normaler Materie interagieren, außer wenn es um Schwerkraft geht.
„WIMPs sind eine Klasse von Teilchen, von denen angenommen wird, dass sie die dunkle Materie erklären können, da sie kein Licht absorbieren oder aussenden und nicht stark mit anderen Teilchen wechselwirken“, sagte Deepak Kar, Physikprofessor an der Universität von Witwatersrand in Johannesburg, in einer Erklärung. „Da jedoch bisher keine Hinweise auf WIMPs gefunden wurden, wurde uns klar, dass die Suche nach dunkler Materie einen Paradigmenwechsel erfordert.“
Starke Interaktion dunkler Materie mit anderen Teilchen vermutet
Andere Erklärungsansätze zur dunklen Materie gehen davon aus, dass die dunkle Materie nicht nur eine schwache Wechselwirkung hat, sondern sogar mit einigen Teilchen des Standardmodells stark wechselwirkt. Danach würden Teilchen der dunklen Materie jenseits des Standardmodells existieren.
Modelle, die eine starke Wechselwirkung der dunklen Materie vorhersagen, beschreiben eine ganze Vielfalt theoretischer Teilchen, angefangen bei „dunklen Quarks“ und „dunklen Gluonen“ als Bausteine der dunklen Materie.
Kar und seine frühere Studentin Sukanya Sinha haben eine neue Methode entwickelt, um in Hochenergiekollisionen zwischen Protonen, die im Large Hadron Collider stattfinden, nach diesen potenziellen dunklen Quarks und dunklen Gluonen zu suchen.
Dunkle Quarks und Gluonen gesucht
Ausgangspunkt für Kars Versuche ist der Umstand, dass im LHC mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zusammenstoßende Protonen in ihre Bestandteile Quarks und Gluonen zerlegt werden. Die zerfallen schnell und erzeugen Schauer kurzlebiger subatomarer Teilchen, die als „Jets“ bezeichnet werden.
Die Idee von Kar und Sinha, die die Grundlage für Sinhas Doktorarbeit bildete, war, dass mögliche dunkle Quarks und dunkle Gluonen zerfallen könnten, um dabei eine Mischung von Teilchen zu erzeugen, von denen einige gewöhnlich und einige ebenfalls dunkel wären.
Dies würde zu sogenannten „halb sichtbaren“ Jets führen. Wenn ein normaler Jet und ein halb sichtbarer Jet nebeneinander erzeugt würden, würden die dunklen Teilchen einen Teil der Energie absorbieren. Das würde zu einem verräterischen Energieungleichgewicht führen, da die dunklen Teilchen nicht zu sehen wären.
LHC liefert nicht
Diesen Nachweis sollte der Large Hadron Collider (LHC), der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt, erbringen. Das indes ist fehlgeschlagen.
Kar und Sinha fanden keine Beweise für halb sichtbare Jets, dementsprechend auch keine für die Existenz von WIMPs. Die Erklärung, woraus dunkle Materie besteht, bleibt weiterhin aus.
Die Ergebnisse der Arbeit wurden in der Fachzeitschrift Physics Letters B veröffentlicht.
Bitte beachte unsere Community-Richtlinien
Wir freuen uns über kontroverse Diskussionen, die gerne auch mal hitzig geführt werden dürfen. Beleidigende, grob anstößige, rassistische und strafrechtlich relevante Äußerungen und Beiträge tolerieren wir nicht. Bitte achte darauf, dass du keine Texte veröffentlichst, für die du keine ausdrückliche Erlaubnis des Urhebers hast. Ebenfalls nicht erlaubt ist der Missbrauch der Webangebote unter t3n.de als Werbeplattform. Die Nennung von Produktnamen, Herstellern, Dienstleistern und Websites ist nur dann zulässig, wenn damit nicht vorrangig der Zweck der Werbung verfolgt wird. Wir behalten uns vor, Beiträge, die diese Regeln verletzen, zu löschen und Accounts zeitweilig oder auf Dauer zu sperren.
Trotz all dieser notwendigen Regeln: Diskutiere kontrovers, sage anderen deine Meinung, trage mit weiterführenden Informationen zum Wissensaustausch bei, aber bleibe dabei fair und respektiere die Meinung anderer. Wir wünschen Dir viel Spaß mit den Webangeboten von t3n und freuen uns auf spannende Beiträge.
Dein t3n-Team
Hallo, der Artikel enthält eine Ungenauigkeit:
Die kollidierenden Protonen werden zwar in Bestandteile zerlegt, wie im Artikel beschrieben, vielmehr wird jedoch die gesamte verfügbare kinetische Energie in einen ganzen Blumenstrauß an Teilchen umgewandelt, auch zahlreiche Protonen z.B. aus einer einzelnen Protonenkollision können so viele unterschiedliche Teilchen entstehen, die nicht „Bestandteil“ eines Protons sind.