Dunkle Materie - es wächst das Gefühl, dass wir uns der wahren Natur dieses schwer fassbaren Materials nähern. Zumindest führen wir eine Reihe von Experimenten durch, die (aus theoretischen Gründen) die Fähigkeit zu haben scheinen, sie zu identifizieren - und wenn sie nicht ... nun, vielleicht ist es Zeit für ein Umdenken des gesamten Ballspiels.
Es gibt zwei wohl recht unterschiedliche Anforderungen an die Dunkle Materie, um unseren aktuellen Datensatz und unser theoretisches Schema für das Universum zu verstehen. Erstens verlangt das Standardmodell der Kosmologie (Lambda-Kalte Dunkle Materie), dass 96% des Universums aus Dingen unbekannter Natur bestehen, die nicht direkt beobachtet werden können.
Ungefähr zwei Drittel dieses unbekannten Materials können möglicherweise keine Materie sein, da es anscheinend mit dem Wachstum des Universums wächst - also nennen wir es dunkle Energie. Die verbleibende Komponente nennen wir dunkle Materie, da sie eine Komponente der dunklen Seite darstellt, die Schwerkraft erzeugen kann. Aber das war es schon. In diesem Zusammenhang wird dunkle Materie herangezogen, um die Mathematik auszugleichen - innerhalb einer Reihe von Formeln, die bereits die Glaubwürdigkeit belasten, indem sie uns sagen, dass 96% des Universums unsichtbar und nicht nachweisbar sind. Wenn das alles wäre, um für dunkle Materie zu argumentieren, wären Sie berechtigt, wenn Sie sich ein wenig skeptisch fühlen.
Die zweite Anforderung an die Dunkle Materie beruht jedoch viel mehr auf Schallbeobachtung und konventioneller Physik. Galaxien - und die Art und Weise, wie sich Galaxien sammeln und dynamisch interagieren - sind nicht sinnvoll, wenn sie nur aus den sichtbaren und anderen bekannten Arten von Materie bestehen, die in ihnen liegen. Die Milchstraße selbst dreht sich so, dass ein Großteil davon auseinanderfliegt, wenn keine zusätzliche unsichtbare Materie zusätzliche Anziehungskraft erzeugt. Es gibt also gute Gründe zu der Annahme, dass es da draußen wirklich noch etwas anderes geben könnte.
In letzter Zeit gab es eine Kerfuffle über dunkle Materie in Zwerggalaxien - obwohl es hauptsächlich darum geht, ob dunkle Materieteilchen im Zentrum zusammenklumpen oder ob es sich um energetische Teilchen handelt, die in der gesamten Galaxie herumflitzen. Anscheinend passen die Daten besser zu letzterem Szenario, was die vorherrschende Ansicht in Frage stellt, dass dunkle Materie „kalt“ und anfällig für Verklumpungen ist.
Eine aktuelle Literaturübersicht über Arxiv bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft der Dunklen Materie. Erste Daten des PAMELA-Raumfahrzeugs, die einen anomalen kosmischen Strahlenfluss zeigten, ermutigten zu Spekulationen, dass dies auf die Vernichtung oder den Zerfall dunkler Materie zurückzuführen sein könnte. Diese Theorie fand keine breite Unterstützung, aber solche Spekulationen wurden kürzlich wiederbelebt, als FERMI-LAT unerwartete Ströme von Positronen (dh Antimaterie) fand - gefolgt von der Ankündigung, dass FERMI-LAT und andere Teleskope eine spezielle Suche nach entstehenden Gammastrahlenlinien durchführen werden durch Vernichtung oder Verfall der dunklen Materie. Hier wird vermutet - oder zumindest vermutet -, dass dunkle Materie in den heißen, dichten und dynamischen Zentren von Galaxien, einschließlich unserer Galaxie, zerstört werden kann.
Die Weltraumwissenschaft könnte also zumindest Indizien für eines der größten Rätsel der Weltraumwissenschaft liefern - obwohl alle bisherigen Erkenntnisse bestenfalls nicht schlüssig sind.
Erdbasierte Experimente suchen nach direkteren Beweisen für die Teilchennatur der Dunklen Materie. Zum Beispiel sucht der Large Hadron Collider nach Anzeichen von Supersymmetrie-Partikelsignaturen. Das hypothetische Neutralino würde gut zu den hypothetischen Eigenschaften eines Partikels der dunklen Materie passen (ein Partikel, das schwach mit anderer Materie interagiert, eine neutrale Ladung hat, über kosmische Zeitskalen stabil ist und keine Farbladung aufweist), aber es gibt keine Anzeichen für das Neutralino oder alles andere ist bisher eindeutig supersymmetrisch.
Es gibt auch Experimente wie DAMA / LIBRA, tiefe Kohlengruben und dergleichen, mit denen schwach interaktive massive Partikel direkt identifiziert werden sollen - auch wenn die bisherigen Ergebnisse wiederum nicht eindeutig sind.
Und „alles ein bisschen nicht schlüssig“ ist eine Aussage, die den aktuellen Stand der Wissenschaft der Dunklen Materie treffend darstellt - wir bleiben zuversichtlich, dass es da draußen etwas gibt, aber (obligatorisches Wortspiel) Wir bleiben so lange im Dunkeln wie immer darüber, was genau es ist.
Weiterführende Literatur: Capoziello et al. Das Problem der fehlenden Materie: Von der Suche nach dunkler Materie zu alternativen Hypothesen.
