Wie gefährlich sind eigentlich WIMPs?
BLOG: Himmelslichter
Ob es WIMPs überhaupt gibt – man weiss es (noch) nicht. Aber was wäre wenn? Wenn WIMPs tatsächlich die ominöse Dunkle Materie ausmachen, dann wären sie ja auch ständig um uns herum und natürlich auch in uns drin. Tragen WIMPs dann etwa zur kosmischen Strahlung bei – und damit zur natürlichen Strahlungsbelastung? Mit dem Unterschied, dass weder Erdmagnetfeld, noch Lufthülle, noch irgendeine Abschirmung gegen sie schützte?
Heutzutage lauert die tödliche Gefahr ja überall, z.B. an der Salattheke oder im Frittenfett. Da sollte man sich schon mal fragen, ob von der Dunklen Materie nicht auch eine dunkle Bedrohung ausgeht. Also reden wir von der Gefahr durch WIMPs. Klingt jetzt erst mal hochspekulativ, aber man kann es ja mal nachrechnen.
Katherine Freese von der Universität Michigan, USA und Christopher Savage von der Stockholmer Universität in Schweden haben das getan. Dazu haben sie ausgerechnet, wie oft es zu Zusammenstößen mit WIMPs und den Atomkernen in einem menschlichen Körper kommen würde. Die Antwort auf diese Frage hängt letztlich von zwei Faktoren ab: der Anzahl der WIMPs, die pro Zeiteinheit durch uns hindurchfliegen und der Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes, dem so genannten Wechselwirkungsquerschnitt.
Dummerweise kennt man beides nicht so genau. Klar ist nur: Der Wechselwirkungsquerschnitt muss sehr klein sein. WIMPs stoßen nun mal nicht gerne mit Atomkernen zusammen, das macht ja gerade ihre Entdeckung so schwierig. Freese und Savage haben daher die zur Zeit naheliegendsten Annahmen für diese beiden Werte herangezogen. Immerhin grenzen die bisherigen experimentellen Ergebnisse der Parameterraum schon deutlich ein. Dennoch schwanken die Resultate abhängig von den Eingangsparametern erheblich.
Von den Milliarden von WIMPs, die uns permanent durchqueren (sollen), tun dies die meisten also völlig unbemerkt. Ist das WIMP schwer (etwa 60 GeV), der Wirkungsquerschnitt klein, dann sollten nur etwa 10 WIMPs pro Jahr einen der insgesamt rund 10^27 Atomkerne treffen, die ein Mensch so mit sich rumträgt. Im “schlimmsten” Fall, dass das WIMP leichter und der Wirkungsquerschnitt deutlich größer ist (wie es Experimente wie DAMA, CoGeNT und Cresst seit einiger Zeit nahe legen) wären es 100.000 Stöße pro Jahr zu erwarten. Das sind immerhin rund elf pro Stunde. Dabei sind es vor allem die Sauerstoff und Wasserstoffatome (also letztlich das Wasser in uns) die gute Zielscheiben hergeben.
Ist das nun gefährlich? Wohl kaum. Wir werden schließlich ohnehin ständig von (natürlicher) Strahlung bombardiert. Die stammt einerseits von der Erde (hier vor allem: radioaktives Radon sowie andere radioaktive Substanzen in der Erde), andererseits aus dem All: die kosmische Strahlung. Und verglichen mit der machen die WIMPS nur einen verschnwindend kleinen Anteil aus, selbst im Falle der häufigeren Stöße.
So wären selbst die 100.000 WIMPs pro Jahr wenig gegen die Myonen aus der kosmischen Strahlung. Von denen durchqueren uns gleich mehrere pro Sekunde (und das nicht nur hypothetisch). Außerdem deponiert ein Myon pro Stoß wesentlich mehr Energie im Körper als ein WIMP das täte: zwischen 10 und 100 MeV. Ein WIMP käme nur auf etwa 10 keV, also ein Tausendstel davon. Freese und Savage kommen zu einem doch ziemlich beruhigenden Schluss: Gesetzt den Fall es, gibt überhaupt WIMPs – die von ihnen verursachte Strahlungsdosis ist vernachlässigbar klein im Vergleich zu anderen Quellen, selbst wenn man von den 100.000 Stößen pro Jahr ausgeht. Sind es dadgegen nur 10, dann wäre die dadurch in einem ganzen Menschenleben verursachte Strahlungsdosis wäre immer noch kleiner als das, was wir in jeder Sekunde von der bekannten kosmischen Strahlung abbekommen.
Noch mal Glück gehabt!
