Eines der größten Geheimnisse unseres Universums ist die Suche nach Dunkler Materie. Warum Wissenschaftler überhaupt danach suchen, ist tatsächlich wieder auf Effekte von Gravitation zurückzuführen. Die Gravitation, hervorgerufen durch Masse, hält Planeten, Sterne und ganze Galaxien auf ihren Umlaufbahnen. Doch die Art und Weise, wie sich die astronomischen Objekte konkret bewegen, weicht von unseren Erwartungen ab. Die Masse, die wir sehen, reicht bei weitem nicht aus, um diese Bewegungen beschreiben zu können. Auch Lichtstrahlen, ausgesendet von Galaxien, werden scheinbar enormen Massenansammlungen abgelenkt, ohne dass diese für uns sichtbar sind. Durch solche Beobachtungen müssen wir schlussfolgern, dass dort draußen noch “andere” Art von Masse vorherrscht und tatsächlich um die 23% ausmacht, während die “sichtbare” Materie, die wir kennen und aus der wir auch gemacht sind, weniger als 5% des gesamten Universums ausmacht. Die Dunkle Energie macht die restlichen 72% aus.
Es gestaltet sich außerordentlich schwierig Dunkle Materie zu entdecken, da diese mit “normaler Materie” nicht wechselwirkt. Wir könnten also jederzeit von Teilchen aus Dunkler Materie “durchflogen” werden, ohne das wir, oder unsere Umgebung, etwas davon mitbekommen würde. Das ist auch schon so ziemlich alles, was wir über Dunkle Materie wissen: Sie hat eine Masse und wechselwirkt sehr schwach.
Sehr schwach??? Ja, es könnte eine schwache Wechselwirkung geben, und zwar von so genannten Axionen mit virtuellen Photonen aus Magnetfeldern: Das Axion ist die Bezeichnung eines bestimmten Dunkle Materie-Teilchen. Mit Photonen bezeichnet man die Teilchen, aus denen eigentlich Licht besteht. Doch auch Magnetfelder können durch “virtuelle Photonen” beschrieben werden. Wenn ein Axion ein Magnetfeld durchfliegt besteht die (winzig kleine) Möglichkeit, dass sich das virtuelle Photon und das Axion zusammentun und ein “echtes” Photon generieren, d.h. es entsteht Licht! Und Licht können wir sehen und somit messen!
Dieser Effekt ist genial, klingt nach Magie und Zauberei und wird in der Fachsprache “Primakoff-Effekt” genannt. Genauso genial ist das ALPS II Experiment am DESY welches genau diese Magie im Labor produziert.
Falls ihr mehr darüber erfahren wollte, dann schreibt mich an. Wir haben eine virtuelle Labortour und viel zu erzählen. Noch dieses Jahr wollen wir den Dunkle-Materie Detektor so weit bringen Licht zu messen, welches aus Dunkler Materie produziert wurde! Drückt uns die Daumen.