Schaut ein Astrophysiker durch eine Teleskop auf ferne Spiralgalaxien, dürfte ihn das an eines der ärgsten Probleme der Himmelskunde erinnern: Und zwar rotieren die Ausläufer sämtlicher Galaxien viel schneller um deren Zentren als es eigentlich sein dürfte. Zu erklären ist das nach Meinung der Mehrzahl der Physiker allein dadurch, dass das Weltall deutlich mehr Masse enthält als ursprünglich gedacht. Nur: Im Gegensatz zu Sternen und interstellarem Staub gibt dieses Mehr an Materie keinerlei Licht von sich. Die Fachleute sprechen von dunkler Materie. Woraus diese dunkle Materie besteht, ist bislang völlig rätselhaft. Doch immerhin: Es gibt Spekulationen.
" Die Teilchenphysik bietet eine Erklärung für diese fehlende Materie an: Sie postuliert ein Partikel namens WIMP, das ist ein hypothetisches, überaus schweres Teilchen, das kaum mit seiner Außenwelt interagiert. Diese WIMPs senden keinerlei Licht aus und sind deshalb unsichtbar. Aber wenn es sie tatsächlich gibt, wären sie in großer Zahl im Weltall vorhanden und damit die gesuchte dunkle Materie."
Marcello Messina, Physiker an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Diese WIMPs sind so etwas wie schwere Geister, die überall im Weltall herumschwirren, aber so schwach mit Materie wechselwirken, dass sie zum Beispiel durch den menschlichen Körper hindurchgehen als wäre er Luft. Dennoch sieht Messina eine Chance, diese Geister in absehbarer Zeit einzufangen - und zwar mit folgendem Versuchsaufbau.
" Unser Experiment besteht aus einem Tank gefüllt mit einer Tonne Flüssigargon. Dieses Flüssigargon soll quasi als Falle für die WIMPs, die dunkle Materie dienen. Wir gehen davon aus, dass die durch die Gegend fliegenden WIMPS mit den Argonatomen kollidieren, und zwar so ähnlich wie Billardkugeln. Die Argonatome werden also weggestoßen, und dabei erzeugen sie Licht und elektrische Ladung. Und wir wollen beides aufschnappen: Ladung und Licht."
Komplexe Sensoren sollen die Ladung registrieren, empfindliche Kameras nach den schwachen Lichtsignalen Ausschau halten. ArDM heißt der Detektor. Und damit er funktioniert, muss er kräftig gekühlt werden.
"87 Kelvin."
87 Grad Kelvin, das sind minus 186 Grad Celsius. Eine weiteres Problem: Die Forscher müssen ihren Detektor abschirmen gegen allerlei störende Einflüsse aus der Umwelt. Diese Störsignale nämlich könnten WIMP-Teilchen im Argontank regelrecht vortäuschen.
" Wir müssen unter anderem darauf achten, dass die Materialien, die wir nutzen, möglichst wenig radioaktive Verunreinigungen enthalten. Und um den Detektor vor der kosmischen Strahlung aus dem All zu schützen, wollen wir ihn tief in eine unterirdische Höhle einbauen - vermutlich in eine Höhle in Nordspanien."
Zurzeit bauen die Physiker ihren Detektor am Forschungszentrum CERN in Genf. In einem Jahr soll die erste Stufe fertig sein. Mit ihr wollen die Physiker zeigen, dass das Messprinzip mit dem Flüssigargon tatsächlich funktioniert. Danach soll das eine Million Euro teure Experiment in die Höhle wandern und nach den schweren Geistern suchen. Marcello Messina jedenfalls gibt sich optimistisch:
" Wir denken, dass wir mit anderen Experimenten locker mithalten können. Immerhin ist unser Detektor mit seiner Masse von einer Tonne etwa zehnmal größer als alles andere, was derzeit in Vorbereitung ist oder was schon läuft."
Die Größe von ArDM könnte - so die Hoffnung - den entscheidenden Durchbruch bringen. Denn seit ein paar Jahren laufen zwar schon diverse Dunkle-Materie-Experimente. Doch eine überzeugende Erfolgsmeldung blieb bislang aus.
" Die Teilchenphysik bietet eine Erklärung für diese fehlende Materie an: Sie postuliert ein Partikel namens WIMP, das ist ein hypothetisches, überaus schweres Teilchen, das kaum mit seiner Außenwelt interagiert. Diese WIMPs senden keinerlei Licht aus und sind deshalb unsichtbar. Aber wenn es sie tatsächlich gibt, wären sie in großer Zahl im Weltall vorhanden und damit die gesuchte dunkle Materie."
Marcello Messina, Physiker an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Diese WIMPs sind so etwas wie schwere Geister, die überall im Weltall herumschwirren, aber so schwach mit Materie wechselwirken, dass sie zum Beispiel durch den menschlichen Körper hindurchgehen als wäre er Luft. Dennoch sieht Messina eine Chance, diese Geister in absehbarer Zeit einzufangen - und zwar mit folgendem Versuchsaufbau.
" Unser Experiment besteht aus einem Tank gefüllt mit einer Tonne Flüssigargon. Dieses Flüssigargon soll quasi als Falle für die WIMPs, die dunkle Materie dienen. Wir gehen davon aus, dass die durch die Gegend fliegenden WIMPS mit den Argonatomen kollidieren, und zwar so ähnlich wie Billardkugeln. Die Argonatome werden also weggestoßen, und dabei erzeugen sie Licht und elektrische Ladung. Und wir wollen beides aufschnappen: Ladung und Licht."
Komplexe Sensoren sollen die Ladung registrieren, empfindliche Kameras nach den schwachen Lichtsignalen Ausschau halten. ArDM heißt der Detektor. Und damit er funktioniert, muss er kräftig gekühlt werden.
"87 Kelvin."
87 Grad Kelvin, das sind minus 186 Grad Celsius. Eine weiteres Problem: Die Forscher müssen ihren Detektor abschirmen gegen allerlei störende Einflüsse aus der Umwelt. Diese Störsignale nämlich könnten WIMP-Teilchen im Argontank regelrecht vortäuschen.
" Wir müssen unter anderem darauf achten, dass die Materialien, die wir nutzen, möglichst wenig radioaktive Verunreinigungen enthalten. Und um den Detektor vor der kosmischen Strahlung aus dem All zu schützen, wollen wir ihn tief in eine unterirdische Höhle einbauen - vermutlich in eine Höhle in Nordspanien."
Zurzeit bauen die Physiker ihren Detektor am Forschungszentrum CERN in Genf. In einem Jahr soll die erste Stufe fertig sein. Mit ihr wollen die Physiker zeigen, dass das Messprinzip mit dem Flüssigargon tatsächlich funktioniert. Danach soll das eine Million Euro teure Experiment in die Höhle wandern und nach den schweren Geistern suchen. Marcello Messina jedenfalls gibt sich optimistisch:
" Wir denken, dass wir mit anderen Experimenten locker mithalten können. Immerhin ist unser Detektor mit seiner Masse von einer Tonne etwa zehnmal größer als alles andere, was derzeit in Vorbereitung ist oder was schon läuft."
Die Größe von ArDM könnte - so die Hoffnung - den entscheidenden Durchbruch bringen. Denn seit ein paar Jahren laufen zwar schon diverse Dunkle-Materie-Experimente. Doch eine überzeugende Erfolgsmeldung blieb bislang aus.