Das AMS-Experiment auf der Raumstation ISS hat möglicherweise Hinweise auf die mysteriöse dunkle Materie gefunden. Noch können andere Erklärungen für das ungewöhnliche Signal aber nicht ausgeschlossen werden, wie das Teilchenforschungsinstitut CERN am Mittwoch mitteilte.
Das AMS-Experiment misst die kosmische Strahlung, ein Strom von hochenergetischen Teilchen, die durch das Weltall fliegen. Dieses Experiment hat nun einen grösseren Anteil an Positronen – positiv geladenen Elementarteilchen – gemessen, als mit den gängigen Modellen erklärt werden kann. Dies berichten die beteiligten Physiker im Fachblatt «Physical Review Letters».
Dieser Überschuss an Positronen könne ein Hinweis auf dunkle Materie sein, die bisher noch nie direkt gemessen wurde, wie ein Sprecher des CERN der Nachrichtenagentur sda sagte. «Es gibt kein bekanntes Phänomen, das ein solches Signal erzeugen würde.»
Dunkle Materie interagiert kaum mit der sichtbaren Materie, sendet deshalb kein Licht aus und ist also unsichtbar. Ihre Natur ist nach wie vor unbekannt. Aus indirekten Beobachtungen weiss man aber, dass sie gut ein Viertel der Gesamtenergie im Universum ausmachen muss. Eine gängige Theorie besagt, dass sie aus bisher unbekannten Elementarteilchen besteht.
Gegenseitige Vernichtung
Laut dieser Theorie können Positronen entstehen, wenn zwei dunkle Materie-Teilchen zusammenstossen und sich gegenseitig vernichten. Dabei entstehen «normale» Teilchenpaare aus Positronen und ihren Gegenstücken, den Elektronen. Die neuen Daten deuten nun darauf hin, dass die Positronen durch diesen Prozess entstanden sein könnten.
Die vorhandenen Daten schliessen aber noch nicht aus, dass der Positronen-Überschuss aus einer anderen Quelle stammen könnte, schrieb das CERN. Die Positronen könnten auch von sternenähnlichen Objekten in der Galaxie ausgesendet werden, zum Beispiel Pulsaren.
Bisher unbekannte Materie
Schon frühere Satellitenmessungen haben einen solchen Überschuss von Antimaterie beobachtet. Doch die AMS-Messungen seien zehnmal genauer als frühere Daten, sagte der an der Arbeit beteiligte Teilchenphysiker Martin Pohl von der Universität Genf. Denn dank seiner grossen Fläche konnte der AMS-Detektor in nur etwa einem Jahr die grösste je gemessene Menge von kosmischen Strahlen einfangen.
«Dieses Ergebnis könnte wichtig sein», sagte Pohl. «Es könnte den Anteil bekannter Materie im Universum von derzeit 5 Prozent auf 30 Prozent der Gesamtenergie anheben.» Neben der Uni Genf war in der Schweiz auch die ETH Zürich an der Arbeit beteiligt.
Am AMS-Experiment arbeiten weltweit über 600 Wissenschaftler mit. Das Kontrollzentrum befindet sich am CERN bei Genf. Die Schweizer Physiker haben ein Herzstück dazu beigetragen: Sie haben das magnetische Spektrometer mitgebaut, das positive und negative Ladungen unterscheidet und damit die Elektronen und Positronen nachweist.