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Kosmische Strahlung: Spuren Dunkler Materie aufgespürt?

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Das Experiment PAMELA an Bord eines Forschungssatelliten hat einen systematischen Anstieg im Verhältnis von Positronen zu Elektronen in einem Energiebereich nachgewiesen, der mit dem Zerfall der Dunklen Materie in Zusammenhang gebracht werden kann. Allerdings könnten die überschüssigen Positronen ebenso wahrscheinlich von einem Pulsar oder einer anderen astronomischen Quelle stammen.

Vom Juli 2006 bis Februar 2008 analysierten Piergiorgio Picozza und Kollegen die Kosmischen Strahlung mit PAMELA (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) im Energienbereich von 1,5 bis 100 Gigaelektronenvolt. Ingesamt registrierten sie rund 150 000 Elektronen und etwa 9400 Positronen. Fast über die gesamte Breite stellten die Wissenschaftler dabei einen starken Anstieg des Positronenanteils fest. Dieses Ergebnis sei nicht mit solchen Antiteilchen vereinbar, die aus Kollisionen zwischen Kernen der Kosmischen Strahlung und Atomen der interstellaren Materie hervorgehen und den größten Teil der Positronen aus dem All ausmachen.

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Start von PAMELA | Am 15. Juni 2006 startete das Experiment PAMELA an Bord eines Forschungssatelliten ins All.
Die Wissenschaftler um Picozza schließen deshalb, dass entweder die derzeit gültigen Modelle der Kosmischen Strahlung überarbeitet werden müssten oder aber eine primäre Quelle innerhalb oder in der Nähe der Milchstraße die Positronen erzeugt. Dies könnten Pulsare oder Mikroquasare oder die Annihilation von Dunkler Materie sein. Denn treffen die bislang hypothetischen Partikel der Dunklen Materie auf ihre Antiteilchen, sollen beide in eine Vielzahl von subatomaren Teilchen, einschließlich Elektronen und Positronen, zerstrahlen. Den tatsächlichen Ursprung können Picozza und sein Team auf Grund der noch unzureichenden Datenlage nicht feststellen.

Der größte Teil der galaktischen Kosmischen Strahlung, die sich aus Protonen, Elektronen und Ionen zusammensetzt, stammt vermutlich aus Supernova-Überresten, wo die Partikel auf extreme Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Antiteilchen machen dabei nur einen geringen Bruchteil der Strahlung aus; hauptsächlich entstehen diese durch die Wechselwirkung der Kosmischen Strahlung mit der interstellaren Materie.

Dunkle Materie macht den gegenwärtigen Theorien zufolge den größten Teil der Masse im Universum aus. Auf ihre Existenz lässt sich bisher nur indirekt schließen, etwa aus ihrer Gravitationswirkung auf die sichtbare Materie. (mp)
14. Woche

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 14. Woche

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  • Quellen
Adriani, O. et al.: An anomalous positron abundance in the cosmic rays with energies 1.5–100GeV In: Nature 458, S. 607–609, 2009.

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