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Physik: Dunkle Materie im Sog der Sonne

Bei der Suche nach Dunkler Materie müssen Physiker den Einfluss der Sonne stärker berücksichtigen. Zu diesem Schluss kommen Forscher um Samuel K. Lee von der Princeton University (New York). Ihren Berechnungen zufolge bündelt unser Zentralgestirn den Strom Dunkler-Materie-Teilchen, der das Sonnensystem ständig durchdringt. Das hat Einfluss darauf, wann im Jahresverlauf Detektoren für solche Teilchen maximal ausschlagen.

Die Dunkle Materie besteht vermutlich aus bisher unbekannten, schwer nachweisbaren Elementarteilchen, die sich wie ein feiner Nebel zwischen den Sternen verteilen. Auf seinem Weg um das galaktische Zentrum pflügt unser Sonnensystem permanent durch diesen Nebel. Die Folge davon ist ein ständiger "Fahrtwind" aus Dunkler Materie, der die Erde kontinuierlich durchdringt. Forscher versuchen schon seit Jahren, die exotischen Teilchen mit speziellen Messgeräten (Detektoren) im Untergrund einzufangen.

Bewegt sich die Erde auf ihrem Sonnenumlauf in dieselbe Richtung wie das Sonnensystem, ist ein besonders starker "Fahrtwind" zu erwarten. Die Dunkle-Materie-Detektoren sollten dann ausnehmend viele Signale verzeichnen. Nach bisherigen Rechnungen tritt dies jeweils Anfang Juni ein. Die Forscher um Lee kommen jedoch zu einem anderen Schluss. Gemäß ihren Berechnungen zieht die Sonne mit ihrer Schwerkraft den Dunkle-Materie-Strom auf sich und bündelt ihn in ihrem "Kielwasser". Dort bewege sich die Erde hindurch – und spüre den maximalen "Fahrtwind" deshalb schon im Mai statt im Juni. Der Effekt trete bei Dunkle-Materie-Teilchen mit Massen oberhalb von 15 Gigaelektronenvolt auf. Der Dunkle-Materie-Detektor DAMA im italienischen Gran-Sasso-Untergrundlabor registriert seit Jahren ein schwankendes Signal, das stets im Mai am stärksten ist – in Übereinstimmung mit den neuen Ergebnissen. Allerdings sind die Resultate des DAMA-Teams bisher nicht von anderen Experimenten bestätigt worden.

März 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft März 2014

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  • Quelle

Lee, S. K. et al.: Effect of Gravitational Focusing on Annual Modulation in Dark-Matter Direct-Detection Experiments. In: Physical Reviews Letters 112, 011301, 2014