Wenn wir nachts in den Himmel gucken, sehen wir unzählige Sterne leuchten. Wir sind uns darüber bewusst, dass wir und alle Sterne und Planeten in unserem Universum aus Materie bestehen. Doch Materie macht nur einen verschwindend kleinen Teil unseres Universums aus. Ein wesentlich größerer Bestandteil besteht aus Dunkler Materie. Doch was ist Dunkle Materie eigentlich? Lesen Sie nachfolgend, wie wir als Laien der Physik Dunkle Materie verstehen können und wieso wir Dunkle Materie bisher nicht finden konnten.
Das Rätsel der Dunklen Materie
Unser Körper, unsere alltäglichen Gegenstände um uns herum, unser Planet und unsere Sonne bestehen alle aus kleinsten Atomteilchen, welche wir als normale Materie bezeichnen. Doch diese Materie, welche auch baryonische Materie genannt wird, macht gerade einmal 5 % der gesamten Energiedichte unseres Universums aus. Man kann sich somit zurecht wundern: Woraus besteht eigentlich der Rest? 74 % geht auf Dunkle Energie zurück und 22 % auf Dunkle Materie. Das “Dunkel” im Namen kommt übrigens nicht daher, weil die Energie bzw. Materie tatsächlich dunkel ist, sondern wurde von Wissenschaftlern als Synonym für das Unbekannte gewählt. Denn sowohl Dunkle Energie als auch Dunkle Materie bereiten Wissenschaftlern schon lange Kopfzerbrechen, seit deren Existenz zum ersten mal hypothesiert wurde.
Bereits in den 30er-Jahren gab es erste Anzeichen für die Existenz der Dunklen Materie. Fritz Zwicky, ein schweizerischer Astronom, untersuchte damals die Bewegungen von Galaxien. Eine dieser Galaxien bewegte sich schneller als deren sichtbare Masse hätte vermuten lassen. Das beobachtete Phänomen war nur dadurch zu erklären, dass weitere unsichtbare Masse vorhanden sein muss. Seit dieser Beobachtung versuchen theoretische Physiker das Phänomen zu verstehen und eine entsprechende Theorie zu formulieren. Doch die unsichtbare Masse ist immer noch eines der größten Rätsel in der Physik, welches es zu lösen gilt. Denn wirklich sehen können wir Dunkle Materie nicht, zumindest nicht mit uns bisher bekannten Mitteln: Dunkle Materie interagiert nicht mit der elektromagnetischen Kraft und emittiert, absorbiert und reflektiert dementsprechend kein Licht. Dunkle Materie macht sich nur dadurch bemerkbar, weil viele Galaxien ohne sie auseinandergerissen werden müssten, da sich die Galaxien auf Grundlage ihrer baryonischen Materie viel zu schnell bewegen.
Dies darf man sich so vorstellen, als würde ein Kind und ein Erwachsener auf einem Karussell stehen. Wenn das Karussell anfängt, sich langsam zu drehen, können sich sowohl das Kind als auch der Erwachsene einfach auf dem Karussell aufhalten, ohne das jemand runterfliegt. Fängt man nun jedoch an, das Karussell schneller zu drehen, wird das Kind, aufgrund seiner geringeren Masse, schneller aus dem Karussell herausfallen als der Erwachsene. Sollten wir nun beobachten, dass sich das Karussell genauso schnell oder gar schneller dreht, und das Kind mit seiner geringeren Masse nicht aus dem Karussell herausfällt, würde uns dies zu denken geben, da es unseren vorherigen Beobachtungen widerspricht.
Woraus besteht Dunkle Materie?
Experten streiten sich bis heute darüber, die Bestandteile Dunkler Materie zu erklären. Theorien gibt es viele, welche erklären wollen, woraus die ominöse, unsichtbare Dunkle Materie besteht. So wurde zum Beispiel dem Neutralino, ein leichtes supersymmetrisches Teilchen, viele Eigenschaften zugeschrieben, welches dieses als einen möglichen Kandidaten für Dunkle Materie hervorstechen lässt. Neutralinos werden als sogenannte schwach wechselwirkende Teilchen (in engl. weakly interacting massive particles, abgekürzt “WIMP”) beschrieben, welche durch die Schwerkraft mit anderen Teilchen interagieren könnten und bislang nicht Teil des Standardmodells unseres Universums sind. Viele Experimentalphysiker suchen bereits nach einem Nachweis für das bislang nur theoretisch existierende Neutralino, wie zum Beispiel das Xenon-Experiment, welches sich in einem Untergrundlabor in Italien befindet.
Fazit
Es gibt viele Beobachtungen, welche die Existenz von Dunkler Materie bestätigen. Woraus Dunkle Materie tatsächlich besteht, können Wissenschaftler trotz vieler Theorien noch nicht genau sagen. Die Suche nach der ellusiven Materie, welche einen grossen Bestandteil der Energiedichte unseres Universums ausmacht, wird Wissenschaftler weiterhin auf Trab halten.
Julia Meyer
