"Teilchen-Falle"

ISS-Detektor findet neue Hinweise auf Dunkle Materie

Ein Detektor auf der Internationalen Raumstation ISS hat neue Hinweise bei der Suche nach Dunkler Materie geliefert. Die 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. Sie könnten nach Ansicht vieler Physiker entstehen, wenn sich zwei Teilchen der Dunklen Materie im Weltall begegnen. Aufgefangen hat die Antimaterie-Teilchen das "Alpha Magnetic Spectrometer" (kurz: AMS-02, Bilder), das am 19. Mai 2011 an der Außenseite der ISS installiert wurde.

Die Dunkle Materie gilt als eines der größten Rätsel der modernen Physik. Forscher grübeln seit 80 Jahren darüber. Der mysteriöse Stoff 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.

Für das menschliche Auge unsichtbar
Die Dunkle Materie soll fünfmal häufiger im Weltall vorkommen als jene Materie, aus der Menschen, Planeten oder Sterne aufgebaut sind. Das geht aus Beobachtungen des frühen Universums hervor, die das Team des ESA-Weltraumteleskop "Planck" erst Mitte März präsentiert hatte (Bericht in der Infobox). 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.

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.

Positronen treffen aus allen Richtungen auf die Erde
Aber auch bekannte astronomische Objekte wie sogenannte Pulsare (schnell rotierende Neutronensterne, Anm.) könnten die überschüssigen Positronen ins Weltall feuern. Die Studie 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.

Rund 400.000 Positronen aufgefangen
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.

Zudem könnte der 27 Kilometer lange Teilchenbeschleuniger LHC des CERN 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 CERN-Direktor Rolf-Dieter Heuer mit Blick auf den Detektor AMS-02.