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Kosmologie: Verfälschen Neutronen das Dunkle-Materie-Signal?

Die jährlich im Mai zu beobachtende Verstärkung eines Dunkle-Materie-Signals am DAMA/LIBRA-Experiment wird womöglich von sehr gängigen Teilchen verursacht.
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Seit 16 Jahren beobachten Physiker am DAMA/LIBRA-Experiment im italienischen Gran-Sasso-Massiv eine merkwürdige Signalschwankung ihres Dunkle-Materie-Detektors – was ansonsten nur bei einem einzigen weiteren Experiment, dem CoGent in den USA nachgewiesen werden konnte. Der Theorie nach entsteht das Signal, wenn unsere Milchstraße durch eine Halo aus Dunkler Materie "rauscht", was sich regelmäßig im Frühling und Frühsommer der Nordhalbkugel wiederholt. Dann bewegt sich die Erde, während sie die Sonne umkreist, parallel zur Flugrichtung des gesamten Sonnensystems. Und deshalb sollten zu dieser Jahreszeit auch am meisten Dunkle-Materie-Teilchen auf die Detektoren prasseln, während ihre Zahl im Winter abnimmt.

Dem widerspricht nun aber der britische Physiker Jonathan Davis von der Durham University: Laut seinem Modell könnten auch Neutronen das beobachtete Signal erzeugen, ohne dass überhaupt Dunkle Materie beteiligt ist. Erzeugt würden diese Neutronen durch Neutrinos und Myonen, die die Neutronen aus Atomkernen des Felsmassivs und der Abschirmung des Detektors schlagen. Die Myonen stammen wiederum aus kosmischer Strahlung, die in der Atmosphäre zerfällt, wobei sie maximal rund um den 21. Juni auftreten. Die Zahl der solaren Neutrinos wiederum schwankt ebenfalls im Jahresverlauf allerdings tritt ihr Spitzenwert im Januar auf. Folglich folgt auch die Zahl der durch beide erzeugten Neutronen einem Rhythmus – ihr Spitzenwert sollte also zwischen den Peaks der beiden anderen Teilchen liegen. "In der Kombination müsste dieser Höchstwert im späten Mai auftreten – was gut zur DAMA-Beobachtung passen würde", sagt Davis. Dass Myonen das Signal verursachen könnten, hatte man schon vermutet, doch passten die jahreszeitlichen Verläufe nicht mit den Beobachtungen überein. Erst das Hinzufügen der solaren Neutrinos habe das Problem gelöst, so der Physiker.

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