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Dunkle Materie: Weit und breit kein WIMP

Ein Forscherteam will die mysteriöse Dunkle Materie längst detektiert haben. Nun widersprechen Experten diesem Fund - erneut.
Ein hypothetisches WIMP wechselwirkt mit sichtbarer Materie. Künstlerische Darstellung.

Nein, es schaut derzeit nicht gut aus für die WIMPs, jene bislang hypothetischen Teilchen, die einst als viel versprechende Kandidaten für die Dunkle Materie galten. Zwar will sie ein Forscherteam mit Hilfe des DAMA-Experiments im Gran-Sasso-Nationallabor seit Jahren nachgewiesen haben. Die internationale Forschergemeinde zeigte sich allerdings stets skeptisch – und wird mit dieser Skepsis wohl Recht behalten. Denn eine im Fachmagazin »Science Advances« erschienene Studie legt den Schluss nahe: Was auch immer das DAMA-Experiment nachweist, WIMPs sind es wahrscheinlich nicht.

Das ist einerseits schade, denn es bedeutet, dass Forscherinnen und Forscher weiterhin nicht die geringste Ahnung haben, woraus die Dunkle Materie denn nun besteht. Den Großteil aller Materie im Universum soll sie bilden, die Strukturbildung im Kosmos maßgeblich beeinflusst haben und bis heute unsere Galaxien davor bewahren, einfach auseinanderzufliegen. Tragisch, dass sich die Dunkle Materie wohl nur über die Schwerkraft bemerkbar macht – und ansonsten gar nicht bis allerhöchstens wenig mit der restlichen, sichtbaren Materie wechselwirkt.

Andererseits ist der Befund der Arbeitsgruppe um Govinda Adhikari von der University of California San Diego ein gutes Beispiel dafür, wie Wissenschaft eigentlich funktioniert. Zwar behauptet die DAMA-Kollaboration seit Jahren, definitiv Anzeichen von WIMPs gefunden zu haben, ist aber recht zurückhaltend, ihre Rohdaten mit der Fachwelt zu teilen. Andere Dunkle-Materie-Detektoren, die ebenfalls auf der Suche nach den WIMPs sind, haben keinerlei solcher Anzeichen gefunden. Diese Detektoren arbeiten aber teilweise mit anderen Materialien, wollen die Wechselwirkungen der WIMPs etwa mit den Atomen des Edelgases Xenon nachweisen. DAMA hingegen verwendet spezielle Natriumjodidkristalle.

COSINE prüft DAMAs Dunkle Materie

Um die DAMA-Ergebnisse wirklich unabhängig zu prüfen, musste also ein Detektor her, der mit den gleichen Kristallen arbeitet. Und ein solcher steht in Südkorea und heißt COSINE. Er wurde speziell dafür gebaut, um die DAMA-Resultate entweder zu bestätigen – oder sie zu widerlegen. 2018 kamen die beteiligten Forscherinnern und Forscher zum Schluss: COSINE kann nach knapp 60 Tagen Beobachtungszeit das DAMA-Signal nicht reproduzieren.

Allerdings galt das nur für eine Sorte von WIMPs. Solange ein Teilchen nur hypothetisch ist, kann es alle möglichen Eigenschaften haben. Vielleicht ist es ja ein bisschen mehr oder ein bisschen weniger massereich? Vielleicht ist die Dunkle Materie in der Milchstraße auch anders verteilt, als es die derzeitigen Modellvorstellungen darlegen? Und vielleicht reagiert der südkoreanische Detektor trotzdem anders als die italienische Variante? Einige wenige Möglichkeiten bestanden also noch, um die Messungen der DAMA-Kollaboration in Italien und die Messungen des COSINE-100-Experiments miteinander in Einklang zu bringen.

Das Team um Govinda Adhikari analysierte Daten aus 1,7 Jahren Laufzeit von COSINE-100. Der Schluss ist eindeutig: Sie fanden keinerlei Anzeichen dafür, dass in diesem Zeitraum vielleicht existierende WIMPs mit dem Detektor interagiert hätten. Um das DAMA-Signal jedoch endgültig zu widerlegen, muss COSINE-100 nun noch weitere Jahre Daten sammeln, erklärt die Forschergruppe um Adhikari. Das endgültige Urteil wird damit um einige Zeit vertagt.

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