Donnerstag, 4. April 2013

Dunkle Materie: Experiment außerhalb der Internationalen Raumstation ISS findet unerwartet viel Antimaterie im All


Das AMS-Instrument außerhalb der Internationalen Raumstation ISS. | Copyright: NASA


Genf (Schweiz) - Auf der Suche nach Dunkler Materie liefert ein Messinstrument, das außerhalb der Internationalen Raumstation ISS angebracht ist, erste Daten und damit zugleich, dass der Anteil an Positronen - also Anti-Elektronen - die das "Alpha Magnetic Spectrometer" (AMS1) innerhalb der kosmischen Strahlung gemessen hat, deutlich höher ist als erwartet. Damit könnten die Messungen ein Hinweis auf die Dunkle Materie selbst sein.

Wie die Wissenschaftler des Europäischen Kernforschungszentrums CERN um den Nobelpreisträger Professor Samuel Ting auf einer Pressekonferenz und im Fachjournal "Physical Review Letters" berichten, fand das Experiment unter rund 25 Milliarden untersuchten Teilchen innerhalb von nur anderthalb Jahren knapp 400.000 Positronen. Zudem ändere sich der Partikelstrom weder mit der Zeit noch mit der Beobachtungsrichtung.


Bei der vom AMS-Experiment gemessenen Kosmischen Strahlung handelt es sich um hochgeladene Partikel aus dem Weltraum. Das außerhalb der ISS installierte AMS-Instrument untersucht diese Partikel, noch bevor sie mit der Erdatmosphäre interagieren können.


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Wie es jedoch zu dem nun nachgewiesenen Überschuss an Positronen kommt, wissen die Wissenschaftler indes noch nicht. Während 2011 Beobachtungen mit dem Gammastrahlen-Weltraumteleskop "Fermi" aufzeigten, dass oberhalb von Gewittern Strahlen aus Antimaterie entstehen, die dann ins All strömen (...wir berichteten), favorisieren die CERN-Wissenschaftler zwei andere mögliche Erklärungsansätze.


Zum einen könnten die Teilchen aus astronomischen Objekten wie etwa Pulsaren stammen, deren Photonen zu Paaren von Elektronen und Positronen zerfallen können. Sollte dies der Fall sein, so könnten die AMS-Messungen diesen Vorgang erstmals beweisen haben.


Aus Sicht der Suche nach der Dunklen Materie, die rund 27 Prozent unseres Universums ausmachen soll, könnten die überschüssigen Positronen aber auch ein Hinweis auf die exotische Dunkle Materie selbst sein und aus der Auslöschung, der sogenannten Annihilation, von miteinander kollidierenden Partikeln dieser exotischen Materie hervorgehen. Tatsächlich sagen einige Theorien, beispielsweise die der Supersymmetrie der Dunklen Materie, die nun präsentierten AMS-Daten voraus, da derartige Partikel zugleich auch ihre eigenen Antiteilchen wären - sich also beim Aufeinandertreffen im All selbst gegenseitig auslöschen. Der Grund, warum laut diesen Modellen Dunkle Materie also überhaupt noch existiert, sind die gewaltigen Entfernungen im Weltraum, aufgrund derer sich Partikel der Dunklen Materie nur vergleichsweise selten begegnen und so auslöschen.



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Von den weiteren AMS-Messungen in den kommenden Monaten und Jahren erwarten die CERN-Wissenschaftler noch präzisere Werte. Dann soll es anhand der Vorhersagen der Modelle zur Dunklen Materie auch möglich sein, genau sagen zu können, ob der Überschuss an Positronen tatsächlich durch die Annihilation Dunkler Materie verursacht wird oder von Pulsaren stammt.

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Quelle: cern.ch
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