2018 war ein großes Jahr für dunkle Materie.
Wie üblich haben Astronomen nichts davon gefunden, was für alle unsere Teleskope unsichtbar ist, aber anscheinend mindestens 80 Prozent des Universums nach Masse ausmacht.
Es gab Berichte über einen Hurrikan mit dunkler Materie, aber wir können ihn nicht wirklich sehen. Es wurde eine Galaxie entdeckt, die keine dunkle Materie zu haben schien, was seltsamerweise bewiesen hätte, dass dunkle Materie existiert. Aber dann stellte sich heraus, dass die Galaxie doch dunkle Materie haben könnte - was die Existenz dunkler Materie für einige Physiker zweifelhaft macht. Mehrere Experimente, die dunkle Materie hier auf der Erde direkt nachweisen sollten, ergaben nichts.
Wo bleiben also Wissenschaftler, die auf dem Weg ins Jahr 2019 nach dunkler Materie suchen? Alles in allem ziemlich optimistisch. Die Jagd nach dunkler Materie schreitet an allen Fronten voran.
Von massiven unterirdischen Detektoren bis hin zu riesigen Himmelsvermessungen: Hier sind die vier wichtigsten Schritte auf der Suche nach dunkler Materie, auf die Sie sich 2019 freuen können.
LIGO kommt wieder online
Das Laserinterferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO), der amerikanische Detektor, der 2015 die ersten Gravitationswellen direkt beobachtete, wird Anfang 2019 seinen dritten Beobachtungslauf starten und nach einer Reihe von Upgrades seiner Ausrüstung mehr Daten als je zuvor sammeln.
Was macht ein Gravitationswellendetektor in einem Artikel über dunkle Materie? Es stellt sich heraus, dass es viele verlockende Möglichkeiten gibt, mithilfe von Gravitationswellendaten Hinweise auf dunkle Materie aufzudecken - obwohl noch keine davon realisiert wurde.
Forscher schlugen 2018 vor, dass wenn ein "dunkles Photon" mit einer sehr geringen Masse irgendwo im Universum lauert, sein Signal in LIGO-Daten auftauchen und sehr spezifische Unregelmäßigkeiten in den Signaturen von Gravitationswellen verursachen könnte.
"Wir zeigen, dass sowohl bodengestützte als auch zukünftige weltraumgestützte Gravitationswellendetektoren die Fähigkeit haben, eine Entdeckung zu machen", schrieben die Forscher.
Wenn LIGO wieder online ist, ist es eine Live-Möglichkeit, Beweise für dunkle Materie in Gravitationswellendaten zu finden.
Physiker werden versuchen herauszufinden, ob MiniBooNE den Geist eines Neutrinos aufgegeben hat
Während des gesamten Jahres 2018 schwatzten Wissenschaftler aufgeregt über faszinierende Ergebnisse eines Experiments im Fermilab National Accelerator Laboratory namens MiniBooNE, das auf das Vorhandensein von Partikeln hinwies, die nicht existieren sollten. Die bisher beste Erklärung ist, dass es ein viertes, noch unentdecktes Neutrino gibt, das sterile Neutrino, das noch weniger mit dem Rest des Universums interagiert als seine anderen Neutrino-Cousins.
Einige Forscher glauben, dass das sterile Neutrino ein Kandidat für die Dunkle Materie sein könnte, und zum Ende des Jahres 2018 festigen die Physiker ihre Perspektiven auf diese Anomalie. Suchen Sie nach Wissenschaftlern, die 2019 auf neue Weise über diese Daten und sterilen Neutrinos im Allgemeinen nachdenken.
Erstes Licht am Large Synoptic Survey Telescope (LSST)
In Chile wird ein Teleskop gebaut, das alle 15 Sekunden detaillierte Bilder von weiten Regionen des Himmels erstellt und alle drei Tage einen vollständigen Scan des Himmels durchführt. Im Laufe von 10 Jahren werden diese Bilder immer wieder miteinander verglichen, um zu verfolgen, wie sich der Himmel verschiebt und verändert. Dies ist die bislang tiefste Ressource, um zu verstehen, wie dunkle Materie den Kosmos drückt und zieht.
Wissenschaftler wissen im Großen und Ganzen, dass dunkle Materie die Art und Weise beeinflusst, wie sich Galaxien und ihre Sterne bewegen und miteinander interagieren. Das Ziel von LSST ist es, dieses Bild auszufüllen und einen beispiellosen Detaillierungsgrad für die Funktionsweise des Kosmos zu bieten. Dies sollte Astrophysikern eine Fülle von Daten über die Natur der Dunklen Materie und ihre Rolle im Universum bieten.
Und 2019 werden die Forscher zum ersten Mal das 2.800 Kilogramm schwere Auge dieses Teleskops öffnen und Licht aufnehmen. Der wissenschaftliche Betrieb beginnt im Jahr 2022.
Das Rennen um den Bau eines Detektors der nächsten Generation wird sich verschärfen
Teilchenphysiker haben lange spekuliert, dass das erste direkte Zeichen dunkler Materie ein Funkeln sein könnte. So könnte es funktionieren: Wenn dunkle Materie in sehr dunklen Räumen mit inerten Substanzen kollidiert, würden diese Substanzen schwache Lichtflecken abgeben. Seit Jahrzehnten bauen Wissenschaftler Detektoren nach diesem Prinzip, aber bisher hat keiner ein schlüssiges Ergebnis erzielt.
Im Jahr 2019 werden Wissenschaftler in China hart an der PandaX-Plattform arbeiten, die Xenon Tag und Nacht anstarrt und nach einem Funkeln sucht. Diese Wissenschaftler rüsten den Detektor schnell auf ein Xenon-Ziel von 4 Tonnen (3,6 Tonnen) auf und berichten, dass sie den größten Teil dieser Arbeiten im Laufe der Jahre 2019 und 2020 abschließen werden. Der neue Detektor wird PandaX-xt heißen.
Um nicht übertroffen zu werden, werden Forscher in South Dakota die wichtigsten Bauphasen für LUX-ZEPLIN abschließen, bei dem volle 10 Tonnen (9 Tonnen) Xenon fast eine Meile unter der Stadt Lead in South Dakota beobachtet werden. Wie bei PandaX-xt wird das Projekt wahrscheinlich erst 2020 abgeschlossen sein.
Italien wird auch die Aufrüstung seines Detektors mit dem passenden Namen XENON auf eine 8-Tonnen-Skala (7,2 Tonnen) vorantreiben. Das Upgrade mit dem Namen XENON-nt sollte 2019 abgeschlossen sein.
Die nächste Phase
Es ist immer möglich, dass irgendwo ein Experiment unbestreitbare, spezifische Beweise dafür liefert, dass eine bestimmte Art von möglichen Teilchen der dunklen Materie tatsächlich existiert. Kurzfristig konzentrieren sich die Physiker in fast allen Bereichen darauf, die Lehren der Vergangenheit zu nutzen, um künftig größere, bessere Jagden der Dunklen Materie zu ermöglichen. Wird 2019 ein unbestreitbarer Fund der dunklen Materie auftauchen? Das könnte etwas optimistisch sein. Aber die Physiker, die diesem Ziel nachjagen, gehen ins neue Jahr und rüsten sich, um präziser und kraftvoller als je zuvor zu jagen.
