Noch mehr Dunkle-Materie-Kandidaten

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Nun hat also auch CRESST Hinweise auf Dunkle-Materie-Teilchen gefunden. Von 2009 bis 2011 hat der im Gran-Sasso-Untergrundlabor beheimatete Detektor 67 Kandidaten aufgespürt, mehr als ein Drittel davon können nach derzeitigem Kenntnisstand keine „gewöhnlichen“ Teilchen sein.

Dennoch ist niemand am vergangenen Dienstag jubelschreiend durch das Münchner Künstlerhaus gerannt, wo die Ergebnisse der CRESST-Kollaboration im Rahmen der internationalen TAUP-Konferenz vorgestellt wurden. Ganz vorsichtig sprach Wolfgang Seidel (MPI für Physik und Mitglied bei CRESST) von „Hinweisen, keinen Beweisen“, das Experiment laufe schließlich noch: Zunächst werde man versuchen, die restlichen störenden Hintergrundereignisse weiter zu reduzieren. Bleibe dann noch etwas von den 67 WIMP-Kandidaten übrig, dürfte sich aber schon etwas Vorfreude unter den Physikern breit machen. Es könnte aber auch sein, dass dann auch das vermeintliche Signal verschwindet.

Einige Dutzend WIMPs sollen, zumindest in der Theorie, pro Jahr mit den Atomkernen in einem Detektor wie dem von CRESST kollidieren. Dabei werden die Kerne in Schwingung versetzt, Wärme entsteht. In den Kalziumwolframatkristallen, aus denen der CRESST-Detektor aufgebaut ist, entsteht zusätzlich so genanntes Szintillationslicht. Durch beides sollen sich die ansonsten extrem flüchtigen WIMPs verraten. Doch die Energie, die bei einem solchen Stoß auf die Kristallatomkerne übertragen wird, beträgt gerade einmal 10-15 Joule, ein winzig kleiner Betrag. Außerdem, und das ist das eigentliche Problem bei der Messung, kommen auf die WIMP-Ereignisse etliche Millionen störende Untergrundereignisse: nukleare Zerfälle, Neutronen oder Myonen aus der Höhenstrahlung. Die gilt es abzuschirmen oder zumindest in den Daten zu identifizieren.

Und an diesem Untergrund steht und fällt nicht nur das neueste CRESST-Resultat, sondern auch die bereits früher gemachten, ähnlichen Messungen bei Experimenten wie DAMA, CoGeNT und CDMS. Bei allen diesen wurden WIMP-Kandidaten gefunden, von gerade einmal zwei bei CDMS bis hin zu vielen bei DAMA, wo man sein über zehn Jahren sogar eine jahreszeitliche Schwankung der WIMP-Rate messen will. Bewegt sich die Erde also tatsächlich durch Wolken Dunkler Materie? Das jedenfalls ist eine (optimistische) Deutung dieser Ergebnisse.

Dummerweise messen andere nichts dergleichen. Allen voran die Experimente Xenon10 und Xenon100, ebenfalls im Gran Sasso. Der Widerspruch dieser Experimente zu den Ergebnissen von DAMA, CoGeNT und nun auch Cresst ist eklatant, eine Erklärung dafür gibt es bislang nicht. Dafür jede Menge Forscherzwist: Juan Collar (CoGeNT), der schon 2010 die Ergebnisse der Xenon100-Kollaboration heftig kritisiert hatte, sparte auch in München nicht mit Spitzen gegen die Konkurrenz. Die hätte ihren Detektor längst noch nicht verstanden und sollten erst einmal ihre „Hausaufgaben“ erledigen, bevor sie die Arbeit anderer für widerlegt erklärten.

Überhaupt sei die Gesamtsituation in derzeit ein „fürchterliches Durcheinander“, so Collar. Die Versuche, auch nur die Ergebnisse von CoGeNT, DAMA und Cresst überein zu bringen, folgten der „Definition von Pseudowissenschaft“. Denn die unterschiedlichen Ergebnisse der Experimente bezüglich Streuquerschnitt und Masse der jeweils „gemessenen“ WIMPs passen zunächst einmal nicht zusammen. Zwar könne man durch entsprechende Annahmen über die Verteilung der Dunklen Materie und ihrer Kopplungseigenschaften die Resultate nahezu beliebig im Parameterraum hin- und herschieben, doch sollten eben diese Annahmen erst am Ende des Forschungsprozesses stehen – als Resultate.

Die Form von Collars Kollegenschelte kam zwar nicht so gut an, die Probleme bei der Interpretation ihrer widersprüchlichen Ergebnisse war aber allen Beteiligten in München bewusst. Hörte man sich zwischen den Vorträgen ein wenig um, so schien es, als könnten sich die Physiker derzeit nur auf einen gemeinsamen Nenner einigen: Es werden noch viel mehr Daten gebraucht, doch das Dunkle-Materie-Rätsel wird sich lösen lassen – so oder so. 

Mehr zur WIMP-Suche und zum Forscherkrieg in einem Artikel aus dem Frühjahr 2011.

Mit dem Astronomievirus infiziert wurde ich Mitte der achtziger Jahre, als ich als 8-Jähriger die Illustrationen der Planeten auf den ersten Seiten eines Weltatlas stundenlang betrachtete. Spätestens 1986, als ich den Kometen Halley im Teleskop der Sternwarte Aachen sah (nicht mehr als ein diffuses Fleckchen, aber immerhin) war es um mich geschehen. Es folgte der klassische Weg eines Amateurastronomen: immer größere Teleskope, Experimente in der Astrofotografie (zuerst analog, dann digital) und später Reisen in alle Welt zu Sonnenfinsternissen, Meteorschauern oder Kometen. Visuelle Beobachtung, Fotografie, Videoastronomie oder Teleskopselbstbau – das sind Themen die mich beschäftigten und weiter beschäftigen. Aber auch die Vermittlung von astronomischen Inhalten macht mir großen Spaß. Nach meinem Abitur nahm ich ein Physikstudium auf, das ich mit einer Diplomarbeit über ein Weltraumexperiment zur Messung der kosmischen Strahlung abschloss. Trotz aller Theorie und Technik ist es nach wie vor das Erlebnis einer perfekten Nacht unter dem Sternenhimmel, das für mich die Faszination an der Astronomie ausmacht. Die Abgeschiedenheit in der Natur, die Geräusche und Gerüche, die Kälte, die durch Nichts vergleichbare Schönheit des Kosmos, dessen Teil wir sind – eigentlich braucht man für das alles kein Teleskop und keine Kamera. Eines meiner ersten Bücher war „Die Sterne“ von Heinz Haber. Das erste Kapitel hieß „Lichter am Himmel“ – daher angelehnt ist der Name meines Blogs. Hier möchte ich erzählen, was mich astronomisch umtreibt, eigene Projekte und Reisen vorstellen, über Themen schreiben, die ich wichtig finde. Die „Himmelslichter“ sind aber nicht immer extraterrestrischen Ursprungs, auch in unserer Erdatmosphäre entstehen interessante Phänomene. Mein Blog beschäftigt sich auch mit ihnen – eben mit „allem, was am Himmel passiert“. jan [punkt] hattenbach [ät] gmx [Punkt] de Alle eigenen Texte und Bilder, die in diesem Blog veröffentlicht werden, unterliegen der CreativeCommons-Lizenz CC BY-NC-SA 4.0.

3 Kommentare

  1. Alternativen zur DM

    Hallo Jan Hattenbach,
    vor einem Jahr hatte ich in Ihrem Blog darauf verwiesen, dass bezüglich der DM nur alternative Lösungen helfen können. In der Zwischenzeit stritten auch Simon White und Pavel Kroupa über die Kosmologie. Wenn ich mich nicht irre, soll lt. Pavel Kroupa MOND helfen, den Zusammenhalt der Galaxien ohne DM zu erklären.
    Das Problem, welches unsere Physiker haben ist, sie können die Gravitation nach Newton und der ART rechnen, aber nicht erklären, wie sie funktioniert. Ich meine hier erklären, wie die Gravitation einheitlich im Komplex mit der Trägheit quantenphysikalisch funktioniert. Das beginnt an erster Stelle damit, wie ein Objekt, also z. B. unsere Erde zusammenhält.
    Eigentlich sind Trägheit und Schwere ganz einfache quantenphysikalische Prozesse. Wenn sie nicht so einfach wären, würden sie nicht funktionieren. Nur muss man sie erst begreifen, bevor man sie in physikalischer Sprache niederschreibt. Ich habe einige Jahre dazu gebraucht. Dann kann man auch die Rotationskurve der Spiralgalaxien erklären. Die zarte Pflanze der Erkenntnis hierfür wächst allerdings abseits des Mainstreams.
    Gut, überlassen wir mal die Suche nach der DM weiterhin den Physikern. Sie bekommen Forschungsmittel und werden dafür bezahlt. Es könnte ja sein, sie gelangen durch den berühmten Zufall noch zu ganz anderen Ergebnissen.
    Von Ihnen, Jan Hattenbach, erhoffe ich mir in Ihrem Blog wie bisher weiter regelmäßig interessante und objektive Berichte zur DM.
    Mit freundlichen Grüßen
    Joachim Blechle

  2. Herr Blechle, Sie machen hier Tatsachenbehauptungen, dabei handelt es sich um Ihre (und nur Ihre) Meinung. Können wir uns auf folgenden Modus einigen? Sie eröffnen Ihren eigenen Blog, da können Sie dann Ihre Theorien verbreiten, wann und wie Sie wollen und müssen sich hier nicht in die Kommentare quetschen. Falls Ihre Ideen falsch sind (und davon ist wohl auszugehen), gehen Sie hier den anderen Lesern und mir nur auf die Nerven. Falls sie richtig sind, wäre es doch schade, Sie als Blogkommentare zu veröffentlichen, finden Sie nicht? Danke für Ihr Verständnis.

  3. Pingback:Keine WIMPs in Dakota › Himmelslichter › SciLogs - Wissenschaftsblogs

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