29.04.2013

Der Dunklen Materie auf der Spur

Forscher einer internationalen Zusammenarbeit haben Anfang April 2013 erste Messergebnisse des neuen Alpha-Magnet-Spektrometers (AMS-02) auf der Internationalen Raumstation (ISS) veröffentlicht, das zurzeit präziseste und empfindlichste Teilchenspektrometer im Weltall. Mit seiner Hilfe wollen die Forscher dem Ursprung der Dunklen Materie sowie anderer physikalischer Phänomene auf den Grund gehen. 

Das rund 8,5-t-schwere Messgerät AMS-02 wurde am 19. Mai 2011 an der Aussenhülle der ISS in Betrieb gesetzt und hat in den ersten 18 Monaten die Spuren von rund 25 Mrd. kosmischer Teilchen aufgezeichnet. Nach Auswertung der ersten Daten konnten 6,4 Mio. Teilchen eindeutig als Elektronen und über 400’000 als Positronen identifiziert werden. Das AMS misst im Energiebereich zwischen 0,5 und 350 GeV. Die Elektronen und Positronen sind darum von Interesse, weil die Forscher mit ihrer Hilfe unter anderem der Dunklen Materie auf den Grund gehen wollen. Die Forscher setzen dazu die Zahl der Positronen mit der Summe der Positronen und Elektronen ins Verhältnis und erhalten über den genannten Energiebereich ein spezifisches Spektrum. Mit dessen Hilfe können die Forscher Rückschlüsse auf den Ursprung der Elektronen und Positronen ziehen, das heisst abklären, ob sie bei Kollisionen Dunkler Materie entstanden sind oder aus anderen Quellen stammen. Die ersten Auswertungen geben den Forschern Hoffnung, auf dem richtigen Weg zu sein. Es sind jedoch noch weitere Messungen nötig, um die Genauigkeit der Auswertung zu erhöhen.

Stimmt die Hypothese, dass beim Urknall zu gleichen Teilen Materie und Antimaterie entstanden ist, müsste im Weltraum auch eine grössere Menge Antimaterie-Kerne zu finden sein. Doch so einfach liessen sich diese bisher nicht entdecken. Die Messergebnisse des AMS zeigen, dass bestimmte Antimaterie-Teilchen – hier konkret Positronen – in der kosmischen Strahlung in grösserer Menge vorkommen als erwartet. Allerdings könnten diese Positronen beispielsweise auch von einem Supernova-Überrest stammen. Dem widerspricht, dass die Positronen aus allen Richtungen gleichmässig auf die Detektoren des AMS treffen und keine Raum-Zeit-Struktur aufweisen.

Am AMS-Experiment sind Forscher, Ingenieure und Studenten aus 16 Ländern in Asien, Europa und Nordamerika beteiligt. Aus der Schweiz sind es Gruppen von Prof. Martin Pohl von der Université de Genève und Prof. André Rubbia von der ETH Zürich. Die Einzelteile des AMS wurden an verschiedenen Universitäten und Forschungsinstituten rund um die Welt konstruiert. Der Zusammenbau erfolgte am Europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf. Hier werden auch die Daten des Messgeräts empfangen.

Quelle: 
M.B. nach AMS-Collaboration, Medienmitteilung, 3. April, sowie DLR, Medienmitteilung, 18. April 2013