{"id":18136,"date":"2009-06-05T12:43:00","date_gmt":"2009-06-05T10:43:00","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2009\/06\/05\/wenn-physiker-die-wand-anstarren-auf-der-suche-nach-der-dunklen-materie\/"},"modified":"2025-05-14T16:00:49","modified_gmt":"2025-05-14T14:00:49","slug":"wenn-physiker-die-wand-anstarren-auf-der-suche-nach-der-dunklen-materie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2009\/06\/05\/wenn-physiker-die-wand-anstarren-auf-der-suche-nach-der-dunklen-materie\/","title":{"rendered":"Wenn Physiker die Wand anstarren: auf der Suche nach der dunklen Materie"},"content":{"rendered":"

In unserem Universum gibt es nicht nur „normale“ Materie – sondern auch „dunkle“ Materie: das ist Materie, die nur \u00fcber ihre Gravitation mit dem Rest des Universums wechselwirkt aber nicht von der elektromagnetischen Kraft beeinflusst wird und deswegen auch „unsichtbar“ ist. Dass diese Materie existiert, wissen wir, da sich der gravitative Einfluss messen<\/a> l\u00e4sst. Wir wissen allerdings nicht, was<\/em> die dunkle Materie genau ist. Aus welchen Teilchen besteht sie? <\/p>\n

Derzeit wird also \u00fcberall auf der Welt eifrig gesucht und geforscht, um das R\u00e4tsel um die dunkle Materie endlich l\u00f6sen zu k\u00f6nnen. Der Satellit PAMELA<\/a> sucht(e) im Weltraum nach Hinweisen. Eine der wichtigsten Aufgaben des Teilchenbeschleunigers LHC<\/a> wird unter anderem die Suche nach der dunklen Materie sein. <\/p>\n

Und nun machen sich auch deutsche Physiker daran, ein wenig Licht auf die dunkle Materie zu werfen. In einem interessanten Experiment am DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron<\/a>) soll die dunkle Materie sich durch ihre quantenphysikalischen Eigenschaften verraten.
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\nIm k\u00fcrzlich ver\u00f6ffentlichten Artikel „Resonant laser power build-up in ALPS – a „light-shining-through-walls experiment<\/a>“ beschreiben die Autoren um Klaus Ehret<\/em> vom DESY ihr Experiment. Hier dreht sich alles um den quantenmechanischen Tunneleffekt<\/a>. <\/p>\n

Der Tunneleffekt ist eine seltsame Folgerunge aus der Heisenbergschen Unsch\u00e4rferelation: die besagt, dass ein Teilchen keinen exakt festgelegten Ort bzw. keine exakt festgelegte Geschwindigkeit hat. Die Position eines Teilchens wird durch eine Wellenfunktion<\/em> beschrieben, die die Wahrscheinlichkeit angibt, dass es sich an einem bestimmten Ort befindet. Daraus folgt, dass ein Teilchen f\u00e4hig ist, eine (Potential)Barriere zu durchdringen, die f\u00fcr „klassische“ Teilchen un\u00fcberwindbar w\u00e4re. In der klassischen Physik ist der Ort eines Teilchens immer eindeutig. Entweder es befindet sich auf der einen Seite der Barriere oder auf der anderen. Die Quantenmechanik beschreibt das aber anders: die Wellenfunktion kann die Barriere durchdringen und das Teilchen befindet sich quasi auf beiden Seiten. Es besteht also eine gewisse, geringe Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilchen zu einem gegebenen Zeitpunkt die Barriere durchdringt („tunnelt“).<\/p>\n

Das mag seltsam klingen – aber die Natur verh\u00e4lt sich tats\u00e4chlich so. Ohne den Tunneleffekt w\u00fcrde unsere Sonne nicht leuchten und auch Elektronen- oder Rastertunnelmikroskope basieren auf diesem Effekt. Und nun l\u00e4sst er sich vielleicht auch nutzen, um dunkle Materie zu entdecken. <\/p>\n

Es handelt sich hier allerdings um eine andere Art des Tunneleffekts<\/a>. Quantenmechanische Teilchen k\u00f6nnen sich auch (mit gewisser Wahrscheinlichkeit) in andere Teilchen umwandeln. Eines dieser Teilchen k\u00f6nnte ein sg. WISP sein („weakly interacting sub-eV particles“<\/em>). Diese auch Axionen<\/a> genannten hypothetischen Teilchen geh\u00f6ren zu den vielen Kandidaten, hinter denen die dunkle Materie vermutet wird. <\/p>\n

Die Physiker am DESY suchen nun nach folgenden Prozessen: ein Photon wandelt sich spontan in ein WISP um. Das interagiert kaum mit normaler Materie und kann deswegen durch die Wand tunneln<\/strike> fliegen. Dahinter wandelt es sich wieder in ein Photon um. Das Photon hat quasi die Wand durchtunnelt.<\/p>\n

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Nat\u00fcrlich ist die Wahrscheinlichkeit f\u00fcr so einen Prozess sehr gering. Deswegen verwenden die Forscher am DESY auch besonders starke Laser, die sehr viele Photonen aussenden und benutzen auch noch Spiegel, um die Photonen immer wieder auf die Wand zu werfen. Und dann wird gewartet, ob sich ein oder zwei Photonen auf die andere Seite der Wand verirren. <\/p>\n

Auf jeden Fall ein interessantes Experiment – und wer wei\u00df: vielleicht ist es erfolgreich! Irgendwann m\u00fcssen wir diese dunkle Materie ja mal zu fassen kriegen. Ich pers\u00f6nlich glaube, es wird nicht mehr allzulange dauern… hoffentlich habe ich recht \ud83d\ude09<\/p>\n

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(via arXiv-Blog<\/a>)<\/div>\n

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