Geheimnisse der dunklen Materie

Licht und Schatten im Universum

Thema

Der Anblick des nächtlichen Sternenhimmels hat die Menschen seit jeher fasziniert, und einige der größten naturwissenschaftlichen Leistungen haben damit zu tun, Vorgänge am Firmament mit großer Präzision zu beschreiben. In diese Rubrik fallen sicher die Keplerschen Gesetze, die Newtonsche Gravitationstheorie und Einsteins allgemeine Relativitätstheorie. Heute verstehen wir die Entwicklung von Sternen angefangen von interstellaren Gaswolken bis hin zu dem Endstadium in der Explosion einer Supernova und schwarzen Löchern. Wir verstehen die Energiequelle der Sterne und haben eine klare Vorstellungen von der Entwicklung unseres Universums vom Urknall bis zum heutigen Zeitpunkt.

Neue Mess- und Beobachtungsmethoden geben jedoch Rätsel auf. Gravitationslinsen, die Rotationsgeschwindigkeiten von Galaxien, riesige heiße Gaswolken in großer Entfernung von Galaxien und vieles mehr deutet darauf hin, dass die Sterne, die wir sehen nur einen kleinen Teil der Gesamtmasse des Universums bilden. Der größte Teil der Masse bleibt zunächst verborgen und wird daher als dunkle Materie bezeichnet. Bis heute ist die Natur dieser Materie unklar. Beliebte und in Mode gekommene Kandidaten für dunkle Materie sind sogenannte WIMPS (Weakly interacting massive particles) die beispielsweise in der Form von Photinos oder Axionen auftreten k¨nnen. Diese exotischen Teilchen sind eine Konsequenz der super-symmetrischen Feldtheorie in der modernen theoretischen Physik. Bislang wurde allerdings keines dieser Teilchen im Labor gefunden. Am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf wurde in einer internationalen Kollaboration mit Darmstädter Beteiligung ein neuartiges Teleskop mit dem Namen CAST (CERN Axion Superconducting Telescope) aufgebaut, dass seit Mai 2003 in Betrieb gegangen ist und nach Dunkler Materie in Form von Axionen sucht. Der Stand dieses Experimentes und die Wirkungsweise des Teleskops wird in diesem Vortrag beschrieben.