Dunkle Materie

28. Juni 2024, 12:00

Das Problem ist seit mehr als 90 Jahren bekannt: Es gibt da draußen einfach zu wenig Materie. Bestünde das Universum nur aus dem, was man sehen kann - also Sternen, Staub und allem, was man der uns vertrauten Form von Materie zurechnet -, dann würde sich eine riesige Schwerkraftlücke auftun. Sämtliche Galaxien würden in diesem Fall zerbrechen. Tun sie aber nicht. Also muss da noch etwas sein.

Zugegeben, die Argumentation der Physiker:innen ist etwas ausgefeilter, aber im Kern ist es schon so: Neben der "normalen" Materie muss es noch eine andere, unsichtbare Form der Materie geben, die sich üblicherweise nur durch ihre Gravitation zu erkennen gibt. Aber manchmal, also wirklich sehr selten, tritt diese Dunkle Materie auch mit der normalen in Wechselwirkung. Was man sich mit entsprechend aufwendigen Experimentalaufbauten zunutze machen kann. Gezeigt hat sich die Dunkle Materie bislang nicht wirklich, doch es gibt eine heiße Spur.

Eine heiße Spur ...

Die hat das sogenannte DAMA-Experiment entdeckt. "DAMA" steht für "Dark Matter", Dunkle Materie eben, nach der die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit mehr als 20 Jahren tief im Inneren der italienischen Abruzzen suchen. Im Gran-Sasso-Untergrundlabor befindet sich ein 250 Kilogramm schwerer Detektor aus Natriumiodid - wenn nun die unsichtbaren Teilchen der Dunklen Materie durch diese Kristalle hindurchrasen, sollten sie hin und wieder mit einem Atomkern zusammenstoßen und einen Lichtblitz auslösen.

Geblitzt hat es im Gran-Sasso-Labor in den Vergangenen 20 Jahren regelmäßig. Das Signal ist so stark, dass man einen Zufall ausschließen kann, sagt der österreichische Physiker Florian Reindl von der Akademie der Wissenschaften. Daraus folgt nach den Gesetzen der Statistik: Hier sollte sich die rätselhafte Dunkle Materie erstmals offenbart haben.

Den Beweis soll COSINUS erbringen

Das Problem ist nur: In anderen Experimenten konnte das Ergebnis bisher nicht bestätigt werden. Warum? Vermutlich deshalb, weil die Dunkle Materie eben nicht mit jedem Detektor und jedem Material in Wechselwirkung tritt. Den Beweis dafür will Reindl nun mit einem neuen Experiment namens COSINUS erbringen. Der Clou daran: Hier sieht man nicht nur, dass ein Teilchen der Dunklen Materie "geblitzt" hat, sondern auch, wie viel Energie es deponiert hat. Und das sollte Licht ins Dunkel dieser rätselhaften Materie bringen.

Nach einigen Jahren aufwendiger Vorarbeiten starten nun die Messungen. Man darf gespannt sein. Man darf auch ein wenig spekulieren. Was wäre, wenn sich die heiße Spur von DAMA nun via COSINUS bestätigt und die Dunkle Materie nach Jahrzehnten im Zwischenstadium des Mysteriösen nun endlich in das offizielle Reich der Teilchen und Kräfte eingebürgert wird? Es wäre zweifelsohne eine wissenschaftliche Sensation und der erste Schritt in das von vielen herbeigesehnte Zeitalter der "Neuen Physik".

Gestaltung

• Robert Czepel