NASA Celebrates the Legacy of the Spitzer Space Telescope

© EPA / NASA/JPL-CALTECH HANDOUT

Science
03/07/2020

Forscher haben Rätsel um Dunkle Materie möglicherweise gelöst

Ein neuer Kandidat für die Bestandteile Dunkler Materie drängt sich auf. Ein gültiger Nachweis sei allerdings schwierig.

Die Dunkle Materie gehört zu den größten Rätseln der modernen Physik. Sie soll rund 80 Prozent der gesamten Masse im Universum ausmachen, ist aber nicht sichtbar und wurde noch nie direkt beobachtet. Klar ist, dass es sich jedenfalls um Masse handeln muss.

Nach zahlreichen fehlgeschlagenen Erklärungsversuchen, sind Forscher nun auf eine neue Theorie gestoßen. Laut den Forschern von der University of York wurde in der Vergangenheit nach den falschen Kandidaten für Dunkle Materie gesucht. Plausible Kandidaten für die Bestandteile Dunkler Materie seien ihrer Ansicht nach die so genannten Hexaquark d*-Teilchen.

Auf die Zusammensetzung kommt es an

Normalerweise setzen sich die Grundbausteine von Materie beispielsweise aus Protonen und Neutronen im Atomkern zusammen, welche aus jeweils drei Quarks bestehen. Die nun gesuchten Teilchen bestehen hingegen aus sechs Quarks. Und dieses Hexaquark d* könnte Eigenschaften besitzen, die es möglicherweise zum Anwärter der lange gesuchten Teilchen der Dunklen Materie machen.

Denn Hexaquark d* würden sich wie Boson-Teilchen verhalten. Das heißt, dass sich mehrere dieser Teilchen im selben Quantenzustand befinden können. Demnach könnten sich die Hexaquark d* in einem gekoppelten Zustand wie eine große, äußerst stabile Einheit verhalten.

Laut den Forschern der University of York lassen diese Eigenschaften und Fähigkeiten darauf schließen, dass sich die Grundbestandteile Dunkler Materie aus Hexaquark d* zusammensetzen.

Nachweis gestaltet sich schwierig

Ein gültiger Nachweis sei allerdings schwierig, halten die Forscher fest. Mit den aktuell vorhandenen Technologien könnte man nicht genügend Hexaquark d* Teilchen herstellen, um diese auf ihre Eigenschaften untersuchen zu können.

Ein möglicher Nachweis könnte über die Gammastrahlung führen, die beim Zerfall der Hexaquark-Kondensate freigesetzt wird. Auch eine spezielle Art kosmischer Strahlung könnte Hinweise auf die Eigenschaften der Teilchen liefern, schreiben die Forscher.

SPACE-GALAXY-UGC 2885

Warum Dunkle Materie existieren muss

Bemerkbar macht sich die Dunkle Materie bisher nur anhand ihrer Gravitationswirkung - und diese Wirkung kann man etwa an der Bewegung von Sternen in Galaxien beobachten. So würden beispielsweise ohne die zusätzliche Schwerkraft der Dunklen Materie viele Galaxien durch die Fliehkraft auseinandergerissen werden, denn sie drehen sich viel zu schnell.

Wenn die Dunkle Materie aber nur durch Gravitation wirken kann, müsste ihre Dichte im Zentrum von Galaxien sehr groß sein. Bei größeren Systemen wie Galaxienhaufen trifft das auch zu, wie man aus dem Verhalten der sichtbaren Materie schließen kann.