Die rätselhafte Schattenwelt des Universums
Noch immer sucht man nach der Dunklen Materie: Jetzt hat man abermals Hinweise auf Wimps-Teilchen gefunden. Fast siebzig Ereignisse in zwei Jahren wollen die Forscher von Cresst gemessen haben. Auf einer Tagung in München wollte aber keiner von einer Entdeckung sprechen.
Von JAN HATTENBACH
Projezierte Dichte der Dunklen Materie in einer simulierten Galaxie mit der Größe der Milchstraße. Myriaden von Klumpen aus Dunkler Materie kreisen in dem Halo der Galaxie.
Überall soll sie sein und unser Universum maßgeblich formen. Allgegenwärtig war die Dunkle Materie jedenfalls in München, wo in der vergangenen Woche mehr als dreihundert Wissenschaftler über ihre Versuche diskutierten, dem flüchtigen Stoff auf die Spur zu kommen. Besondere Aufmerksamkeit galt den jüngsten Ergebnissen des Experiments Cresst. Den Forschern soll es in einem Untergrundlabor im Gran-Sasso-Massiv bei Rom gelungen sein, einer größeren Zahl von Teilchen habhaft zu werden, die den Löwenanteil der Dunklen Materie ausmachen könnte.
Deutliche Indizien
In München wurde vor allem deutlich, dass die Jäger der Dunklen Materie nach wie vor weit von einer Lösung des vielleicht größten Rätsels der Astrophysik entfernt sind - und bei der Interpretation ihrer widersprüchlichen Messdaten ziemlich emotional werden können. Suchte man nach Einigkeit unter den Teilnehmern der Konferenz "Topics on Astroparticle and Underground Physics", so fand man sie nur in einem Punkt: Niemand bezweifelte, dass die Dunkle Materie existiert - jedenfalls nicht öffentlich. Die Indizien sind auch allzu deutlich. Die Astronomen benötigen die Dunkle Materie, um verstehen zu können, wie sich die Galaxien und Galaxienhaufen bewegen. Die Kosmologen können mit ihr erklären, wie sich diese größten Bausteine unseres Kosmos überhaupt bilden konnten. Etwa fünfmal so viel Dunkle Materie wie "normale" Materie soll es geben. Atome - der Stoff, aus dem auch wir aufgebaut sind - scheinen da gewissermaßen nur die sichtbare Spitze eines Eisbergs zu sein.
Extrem seltene Ereignisse
Doch woraus die unsichtbare und doch allgegenwärtige Materieform besteht, kann bislang niemand erklären. Die beste Arbeitshypothese stellen die sogenannten Weakly Interacting Massive Particles (Wimps) dar - schwere Teilchen also, die sich praktisch ungesehen durch normale Materie hindurchbewegen können, deren Gravitationswirkung jedoch spürbar ist. Ganz unsichtbar sollen sich die Wimps aber nicht machen: Extrem selten sollten sie, so die Hoffnung der Experimentalphysiker, mit Atomkernen zusammenstoßen und sich dadurch letztlich doch verraten. Die Suche nach diesen Kollisionen ist extrem schwierig. Denn auf einige Dutzend Stoßereignisse pro Jahr, ausgelöst durch Wimps, kommen Millionen störender Untergrundereignisse.
In guter Gesellschaft
Verschiedene Forschergruppen suchen mit ihren Detektoren derzeit nach diesen seltenen Ereignissen, und womöglich waren einige von ihnen sogar bereits erfolgreich. "Cresst" etwa ist mittlerweile das dritte Experiment nach Dama (ebenfalls im Gran-Sasso-Tunnel untergebracht) sowie CoGeNT in der stillgelegten Soudan-Mine im amerikanischen Bundesstaat Minnesota, dem ein Nachweis von Wimps - möglicherweise - gelungen ist. Zwischen 2009 und 2011 haben die Forscher von Cresst mit ihrem Detektor 67 Ereignisse registriert, die im Verdacht stehen, von Wimps ausgelöst worden zu sein. Mehr als ein Drittel davon lassen sich nach Aussagen der Cresst-Kollaboration nicht durch Untergrundereignisse erklären. Handelt es sich bei dem gemessenen Überschuss also um die gesuchten Wimps?
"Zunächst müssen wir den immer noch zu hohen Untergrund reduzieren. So kann es sein, dass unsere vermeintlichen Wimp-Signale gleich mit verschwinden", bremste Wolfgang Seidel vom Max Planck Institut für Physik in München allzu vorschnelle Schlüsse. "Wir sprechen daher vorläufig nur von Hinweisen auf Wimps, nicht von Beweisen". Diese Hinweise seien statistisch zwar recht signifikant. Der Cresst-Kollaboration geht es aber nicht anders als ihren Kollegen von Dama und CoGeNT, die schon seit Jahren "überzählige" Stoßereignisse in ihren Daten sehen: So lange sich nicht sicher ausschließen lässt, dass es sich dabei nicht um radioaktive Zerfälle, Neutronen oder Myonen handelt, die Wimps nur vortäuschen, kann keines der Experimente die Entdeckung der Dunklen Materie für sich reklamieren.
Schwierige Situation
Die Situation gestaltet sich noch schwieriger: Andere Experimente messen nämlich überhaupt keine Signale, die von Wimps stammen könnten, und das im gleichen Messbereich wie Cresst, CoGeNT und Dama. So liefern die Experimente CDMS in den Vereinigten Staaten, Edelweiss in Frankreich und Xenon in Italien nur Nullresultate, die in klarem Widerspruch zu den Daten der übrigen Experimente stehen. Eine Erklärung für diese Diskrepanz hat bislang niemand. An wechselseitigen Vorwürfen und Kritik herrscht zwischen den einzelnen Kollaborationen indes kein Mangel.
Die Emotionalität zwischen den Vertretern beider Lager war in München deutlich zu spüren. Der Austausch von Argumenten verlief auf einem zwischenzeitlich recht unterhaltsamen Niveau - zumindest für den außen stehenden Beobachter. So bestritt Juan Collar, Vertreter der CoGeNT-Kollaboration, dass die Ergebnisse seiner Forschungsgruppe durch die im vergangenen und in diesem Jahr veröffentlichten Daten des Xenon-Experiments widerlegt worden seien, und griff die Konkurrenz mit scharfen Worten an: Die solle doch erst einmal ihre Hausaufgaben erledigen und ihren eigenen Detektor verstehen lernen, bevor sie derart weit reichende Aussagen treffe. Andererseits blieb Antonella Incicchitti einmal mehr eine klare Antwort auf die Frage schuldig, wann denn die Dama-Kollaboration ihre Rohdaten auch Außenstehenden zur Überprüfung bereitstelle. Die seit mehr als zehn Jahren von Dama geäußerte Behauptung, mit hoher statistischer Signifikanz gar eine jahreszeitliche Schwankung in der Zahl der gemessenen Wimps messen zu können, wird von den Kollegen anderer Experimente daher weiter äußerst skeptisch gesehen.
Getrübter Optimismus
Kann man in dieser Situation überhaupt in absehbarer Zeit mit einer Auflösung des Wimp-Rätsels rechnen - zumal in Beschleuniger-Experimenten bislang keine Wimps künstlich erzeugt werden konnten? Wolfgang Seidel zeigte sich jedenfalls optimistisch. Ein bis zwei Jahre dürfte es noch dauern, bis zumindest die Daten von Cresst so verlässlich sind, dass die Wimps entweder ad acta gelegt werden können oder man ihre Eigenschaften genauer eingrenzen kann. Aber auch die anderen Experimente werden derzeit erweitert - in der Hoffnung, endlich Licht ins Dunkle zu bringen.
Noch immer sucht man nach der Dunklen Materie: Jetzt hat man abermals Hinweise auf Wimps-Teilchen gefunden. Fast siebzig Ereignisse in zwei Jahren wollen die Forscher von Cresst gemessen haben. Auf einer Tagung in München wollte aber keiner von einer Entdeckung sprechen.
Von JAN HATTENBACH
Projezierte Dichte der Dunklen Materie in einer simulierten Galaxie mit der Größe der Milchstraße. Myriaden von Klumpen aus Dunkler Materie kreisen in dem Halo der Galaxie.Überall soll sie sein und unser Universum maßgeblich formen. Allgegenwärtig war die Dunkle Materie jedenfalls in München, wo in der vergangenen Woche mehr als dreihundert Wissenschaftler über ihre Versuche diskutierten, dem flüchtigen Stoff auf die Spur zu kommen. Besondere Aufmerksamkeit galt den jüngsten Ergebnissen des Experiments Cresst. Den Forschern soll es in einem Untergrundlabor im Gran-Sasso-Massiv bei Rom gelungen sein, einer größeren Zahl von Teilchen habhaft zu werden, die den Löwenanteil der Dunklen Materie ausmachen könnte.
Deutliche Indizien
In München wurde vor allem deutlich, dass die Jäger der Dunklen Materie nach wie vor weit von einer Lösung des vielleicht größten Rätsels der Astrophysik entfernt sind - und bei der Interpretation ihrer widersprüchlichen Messdaten ziemlich emotional werden können. Suchte man nach Einigkeit unter den Teilnehmern der Konferenz "Topics on Astroparticle and Underground Physics", so fand man sie nur in einem Punkt: Niemand bezweifelte, dass die Dunkle Materie existiert - jedenfalls nicht öffentlich. Die Indizien sind auch allzu deutlich. Die Astronomen benötigen die Dunkle Materie, um verstehen zu können, wie sich die Galaxien und Galaxienhaufen bewegen. Die Kosmologen können mit ihr erklären, wie sich diese größten Bausteine unseres Kosmos überhaupt bilden konnten. Etwa fünfmal so viel Dunkle Materie wie "normale" Materie soll es geben. Atome - der Stoff, aus dem auch wir aufgebaut sind - scheinen da gewissermaßen nur die sichtbare Spitze eines Eisbergs zu sein.
Extrem seltene Ereignisse
Doch woraus die unsichtbare und doch allgegenwärtige Materieform besteht, kann bislang niemand erklären. Die beste Arbeitshypothese stellen die sogenannten Weakly Interacting Massive Particles (Wimps) dar - schwere Teilchen also, die sich praktisch ungesehen durch normale Materie hindurchbewegen können, deren Gravitationswirkung jedoch spürbar ist. Ganz unsichtbar sollen sich die Wimps aber nicht machen: Extrem selten sollten sie, so die Hoffnung der Experimentalphysiker, mit Atomkernen zusammenstoßen und sich dadurch letztlich doch verraten. Die Suche nach diesen Kollisionen ist extrem schwierig. Denn auf einige Dutzend Stoßereignisse pro Jahr, ausgelöst durch Wimps, kommen Millionen störender Untergrundereignisse.
In guter Gesellschaft
Verschiedene Forschergruppen suchen mit ihren Detektoren derzeit nach diesen seltenen Ereignissen, und womöglich waren einige von ihnen sogar bereits erfolgreich. "Cresst" etwa ist mittlerweile das dritte Experiment nach Dama (ebenfalls im Gran-Sasso-Tunnel untergebracht) sowie CoGeNT in der stillgelegten Soudan-Mine im amerikanischen Bundesstaat Minnesota, dem ein Nachweis von Wimps - möglicherweise - gelungen ist. Zwischen 2009 und 2011 haben die Forscher von Cresst mit ihrem Detektor 67 Ereignisse registriert, die im Verdacht stehen, von Wimps ausgelöst worden zu sein. Mehr als ein Drittel davon lassen sich nach Aussagen der Cresst-Kollaboration nicht durch Untergrundereignisse erklären. Handelt es sich bei dem gemessenen Überschuss also um die gesuchten Wimps?
"Zunächst müssen wir den immer noch zu hohen Untergrund reduzieren. So kann es sein, dass unsere vermeintlichen Wimp-Signale gleich mit verschwinden", bremste Wolfgang Seidel vom Max Planck Institut für Physik in München allzu vorschnelle Schlüsse. "Wir sprechen daher vorläufig nur von Hinweisen auf Wimps, nicht von Beweisen". Diese Hinweise seien statistisch zwar recht signifikant. Der Cresst-Kollaboration geht es aber nicht anders als ihren Kollegen von Dama und CoGeNT, die schon seit Jahren "überzählige" Stoßereignisse in ihren Daten sehen: So lange sich nicht sicher ausschließen lässt, dass es sich dabei nicht um radioaktive Zerfälle, Neutronen oder Myonen handelt, die Wimps nur vortäuschen, kann keines der Experimente die Entdeckung der Dunklen Materie für sich reklamieren.
Schwierige Situation
Die Situation gestaltet sich noch schwieriger: Andere Experimente messen nämlich überhaupt keine Signale, die von Wimps stammen könnten, und das im gleichen Messbereich wie Cresst, CoGeNT und Dama. So liefern die Experimente CDMS in den Vereinigten Staaten, Edelweiss in Frankreich und Xenon in Italien nur Nullresultate, die in klarem Widerspruch zu den Daten der übrigen Experimente stehen. Eine Erklärung für diese Diskrepanz hat bislang niemand. An wechselseitigen Vorwürfen und Kritik herrscht zwischen den einzelnen Kollaborationen indes kein Mangel.
Die Emotionalität zwischen den Vertretern beider Lager war in München deutlich zu spüren. Der Austausch von Argumenten verlief auf einem zwischenzeitlich recht unterhaltsamen Niveau - zumindest für den außen stehenden Beobachter. So bestritt Juan Collar, Vertreter der CoGeNT-Kollaboration, dass die Ergebnisse seiner Forschungsgruppe durch die im vergangenen und in diesem Jahr veröffentlichten Daten des Xenon-Experiments widerlegt worden seien, und griff die Konkurrenz mit scharfen Worten an: Die solle doch erst einmal ihre Hausaufgaben erledigen und ihren eigenen Detektor verstehen lernen, bevor sie derart weit reichende Aussagen treffe. Andererseits blieb Antonella Incicchitti einmal mehr eine klare Antwort auf die Frage schuldig, wann denn die Dama-Kollaboration ihre Rohdaten auch Außenstehenden zur Überprüfung bereitstelle. Die seit mehr als zehn Jahren von Dama geäußerte Behauptung, mit hoher statistischer Signifikanz gar eine jahreszeitliche Schwankung in der Zahl der gemessenen Wimps messen zu können, wird von den Kollegen anderer Experimente daher weiter äußerst skeptisch gesehen.
Getrübter Optimismus
Kann man in dieser Situation überhaupt in absehbarer Zeit mit einer Auflösung des Wimp-Rätsels rechnen - zumal in Beschleuniger-Experimenten bislang keine Wimps künstlich erzeugt werden konnten? Wolfgang Seidel zeigte sich jedenfalls optimistisch. Ein bis zwei Jahre dürfte es noch dauern, bis zumindest die Daten von Cresst so verlässlich sind, dass die Wimps entweder ad acta gelegt werden können oder man ihre Eigenschaften genauer eingrenzen kann. Aber auch die anderen Experimente werden derzeit erweitert - in der Hoffnung, endlich Licht ins Dunkle zu bringen.
Mission Impossible also... Aber schwein gehabt, ich konnte es sehr sehr gut rüberbringen.
