Sogenannte dunkle Materie beschäftigt Expertinnen und Experten schon lange. Da sie sein Licht aussendet oder es verschluckt, ist sie unsichtbar und damit nahezu unaufspürbar. Dass man sie dennoch entdecken konnte, liegt vor allem an ihrer Gravitationskraft. Offiziell konnte allerdings bisher kein einziges Dunkle-Materie-Teilchen nachgewiesen werden. Nicht umsonst ist sie ein wiederkehrendes Chaos-Element in Science-Fiction-Filmen und Büchern und ist auch in der Realität Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte.
Im Rahmen von einem davon konnte nun mithilfe eines neuen Detektors ein Fortschritt erzielt werden, der bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt betrieben wird. Bei dem Projekt handelt es sich um eine Kollaboration unter Leitung der Universität Zürich (Schweiz) und der Hebräischen Universität Jerusalem (Israel). Das Experiment mit dem Titel „Qrocodile“ ist auch deshalb so besonders, weil man dank Quantensensor ein so sensibles Instrument hat, dass es dunkle Materie in bisher nicht messbaren winzigen Mengen erkennen kann. Das öffnet neue Türen.
Dunkle-Materie-Teilchen könnte erstmals nachgewiesen werden
Während einer insgesamt 400-stündigen Messung konnten 15 Signale registriert werden. Diese sind dem Forschungsteam zufolge zwar nicht eindeutig auf dunkle Materie zurückzuführen, sondern auch etwa durch kosmische Strahlung hervorgerufen worden sein. Dennoch handelt es sich um einen Meilenstein der Physik. Professorin Yonit Hochberg vom Racah Institute of Physics an der Hebräischen Universität erklärt: „Zum ersten Mal haben wir neue Grenzen für die Existenz besonders leichter dunkler Materie gesetzt. Das ist ein wichtiger erster Schritt hin zu größeren Experimenten, die letztendlich den lang ersehnten direkten Nachweis erbringen könnten.“
Ein solches größeres Experiment könnte genügend Signale sammeln, um dunkle Materie sicher von anderen Hintergrundgeräuschen unterscheiden zu können. Das ist das Ziel des nachfolgenden Projekts namens „Nile Qrocodile“. Um Störfaktoren zu minimieren, wird der Sensor dabei nicht nur noch empfindlicher; er soll auch in einem Untergrundlabor aufgebaut werden. Sollte es tatsächlich gelingen, auf diese Weise Dunkle-Materie-Teilchen nachzuweisen, würde es sich um eine der wichtigsten Entdeckungen der modernen Physik handeln.
Bisher basieren die Theorie über den unsichtbaren Stoff vor allem auf Berechnungen des Schweizer Astrophysikers Fritz Zwicky. Er hatte bereits in den 1930er-Jahren anhand der Geschwindigkeiten entfernter Galaxien, die sogenannte Galaxiehaufen bildeten, festgestellt, dass es neben der sichtbaren Materie auch andere geben müsse, die mit ihrer Gravitation als eine Art unsichtbarer Klebstoff fungieren. Zwickys Theorie über dunkle Materie wurde später von anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern untermauert.