Streit um mysteriöse Partikel: Ist Dunkle Materie bereits entdeckt?

Ein italienisch-chinesisches Forscherteam behauptet, Dunkle Materie bereits nachgewiesen zu haben. Die meisten Wissenschaftler zweifeln jedoch daran. Bald wird sich zeigen, wer recht hat.

Fritz Zwicky stellte 1933 die Hypothese auf, dass Dunkle Materie existiert. Er beobachtete den Coma-Galaxienhaufen, etwa 300 Millionen Lichtjahre entfernt. Die Galaxien bewegen sich mit so hohen Geschwindigkeiten, dass sie ohne zusätzliche Gravitation auseinander fliegen müssten. Zwicky schloss daraus, dass eine unsichtbare, „Dunkle Materie“ existiert, die diese Gravitation erzeugt.

Übrigens: Hier gehts zu Fritz Zwickys Schlussfolgerung.

Vera Rubins Bestätigung

Vera Rubin bestätigte Zwickys Theorie 1979. Sie maß die Geschwindigkeiten von Sternen in verschiedenen Galaxien. Auch sie kam zu dem Schluss, dass „nichtleuchtende Materie“ existieren muss. Diese Materie beeinflusst die Bewegungen der Sterne und hält sie in ihren Bahnen.

Übrigens: Hier gehts zu Vera Rubins Ergebnissen.

Was ist Dunkle Materie?

Sie ist eine rätselhafte Form von Materie und durchdringt das gesamte Universum. Diese Materie sehen wir nicht, sie reflektiert kein Licht und leuchtet nicht. Deshalb nennen wir sie Dunkle Materie. Wissenschaftler wissen nicht, woraus sie besteht. Während sichtbare Materie sich zu Sternen und Planeten verdichtet, bildet Dunkle Materie keine Atome oder komplexe Strukturen wie Moleküle.

Laut GEO existiert Dunkle Materie überall im Universum, auch hier auf der Erde. Sie durchströmt ständig unseren Planeten und uns Menschen, ohne dass wir es bemerken. Die Teilchen interagieren nur extrem selten mit den Atomen, die unseren Körper bilden. Eine Theorie besagt, dass pro Sekunde etwa 100.000 Teilchen der Dunklen Materie durch eine Fläche von der Größe eines Daumennagels rauschen.

Kosmologen vermuten, dass die Dunkle Materie eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Universums spielte. Sie gab dem Kosmos Struktur. Ohne die Kraft der Dunklen Materie können wir weder Galaxien noch Galaxienhaufen oder netzartige Verbände aus Tausenden Galaxienhaufen erklären.

Nach heutigen Erkenntnissen gibt es im Universum etwa sechsmal mehr Dunkle Materie als normale Materie.

Die Suche nach Dunkler Materie

Forscher suchen intensiv nach den Partikeln der Dunklen Materie, da diese nur sehr schwach mit normaler Materie interagieren. Ein Team um die italienische Physikerin Rita Bernabei behauptet, bereits seit Jahren Dunkle Materie eingefangen zu haben. Ihr Detektor, genannt DAMA/LIBRA, steht in einem Labor im Gran-Sasso-Gebirge in Italien. Die Forscher vermuten, dass Dunkle-Materie-Partikel durch den Detektor strömen und Lichtblitze auslösen. Diese sogenannten Szintillationen können auch durch Treffer von gewöhnlichen Partikeln erzeugt werden. Dunkle-Materie-Teilchen hingegen würden sich dadurch bemerkbar machen, dass ihre Trefferrate im Verlauf eines Jahres regelmäßig schwanken würde.

Die Anzahl der Dunkle-Materie-Partikel, die den DAMA-Detektor passieren und ein Signal auslösen, sollte im Juni am höchsten und im Dezember am niedrigsten sein. Und tatsächlich: Diese jährliche Schwankung der Szintillationen beobachtet Rita Bernabei mit ihrem Team bereits seit 20 Jahren.

Rita Bernabei sagte laut dem Tagesspiegel: „Unsere Daten zeigen genau die richtigen Eigenschaften von Wechselwirkungen mit Dunkler Materie an.“ Das einzige Problem: Andere Wissenschaftler können diese Ergebnisse nicht bestätigen.

Weltweite Zweifel

Forscher weltweit versuchen, die Messungen von DAMA/LIBRA zu reproduzieren. Projekte wie COSINE in Südkorea, ANAIS in Spanien und CRESST in Italien fanden jedoch keine ähnlichen Signale. Rafael Lang von der Purdue University in Indiana erklärte, dass die DAMA/LIBRA-Forscher ihre Rohdaten nicht veröffentlichen. Sie beschreiben auch nicht genau, wie sie ihre Ergebnisse analysieren. Lang sagte: „DAMA/LIBRA ist meiner Meinung nach kein wissenschaftliches Experiment.“

Trotz der Kritik setzen die Forscher ihre Untersuchungen fort. Im Gran-Sasso-Labor installierten sie einen fast identischen Detektor namens COSINUS. Dieser soll erneut testen, ob die Rate der aufgefangenen Teilchen tatsächlich im Laufe des Jahres schwankt.

Verbesserte Messmethoden

Die COSINUS-Forscher kombinieren Lichtblitze mit Temperaturmessungen. Karoline Schäffner, die Leiterin der COSINUS-Forschungsgruppe, erklärte: „Die Kombination beider Signale – Lichtblitz und Temperaturanstieg – erhöht die Messsicherheit des COSINUS-Experiments beträchtlich.“

Was du dir merken solltest:

• Fritz Zwicky postulierte 1933 die Existenz Dunkler Materie, um die hohe Geschwindigkeit der Galaxien im Coma-Galaxienhaufen zu erklären, und Vera Rubin bestätigte diese Theorie 1979 durch die Messung der Sternengeschwindigkeiten in verschiedenen Galaxien.
• Dunkle Materie ist eine unsichtbare Form von Materie, die keine Lichtstrahlung reflektiert oder aussendet und daher nicht direkt beobachtbar ist, aber sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Strukturierung des Universums und ist etwa sechsmal häufiger als normale Materie.
• Obwohl ein Forscherteam um Rita Bernabei mit dem DAMA/LIBRA-Detektor in Italien behauptet, Dunkle Materie nachgewiesen zu haben, bleiben diese Ergebnisse umstritten, da andere Wissenschaftler diese Messungen bisher nicht reproduzieren konnten.

Bild: © Vecteezy