Man geht davon aus, dass die dunkle Materie aus bisher noch unentdeckten Elementarteilchen besteht. „Unsichtbare“ Teilchen klingen zwar ein wenig weit her geholt. Sie sind es aber nicht, denn wir kennen zum Beispiel die Neutrinos<\/i>. Diese Teilchen wurden 1930 vorhergesagt, 1956 experimentell nachgewiesen und sie sind<\/i> dunkle Materie. Neutrinos haben eine geringe Masse und \u00fcben damit Gravitationskraft aus; werden aber von der elektromagnetischen Kraft nicht beeinflusst. Sie sind sind unsichtbar und wechselwirken so gut wie gar nicht normaler Materie. Sie entstehen in gro\u00dfer Zahl bei den nuklearen Reaktionen im Inneren der Sonne und in jeder Sekunde durchstr\u00f6men unvorstellbar viele dieser Teilchen die Erde, die aus Sicht der Neutrinos gar nicht zu existieren scheint. Wir wissen mittlerweile aber auch, dass es im Universum viel zu wenig Neutrinos geben kann, um die Gesamtheit der dunklen Materie zu erkl\u00e4ren. Die Neutrinos k\u00f6nnen f\u00fcr die \u00fcberall im Kosmos beobachteten Effekte nicht verantwortlich sein.<\/p>\n Im normalen Standardmodell der Teilchenphysik<\/a> gibt es aber ansonsten keine Teilchen mehr, die die Rolle der dunklen Materie spielen k\u00f6nnten. Aber verschiedene hypothetische Erweiterungen der Teilchenphysik sagen die Existenz noch unentdeckter Teilchen voraus, die alle Eigenschaften haben, die dunkle Materie haben muss. Eine dieser Erweiterungen ist die Supersymmetrie<\/i> (siehe hier f\u00fcr eine l\u00e4ngere Erkl\u00e4rung<\/a>), die von vielen Wissenschaftlern favorisiert wird. Allerdings h\u00e4tte man eigentlich mittlerweile schon entsprechende Beobachtungen an den gro\u00dfen Teilchenbeschleunigern machen m\u00fcssen, die die Vorhersagen der Supersymmetrie best\u00e4tigen. Das ist bis jetzt nicht geschehen und wenn das auch nicht zwingend das Ende f\u00fcr diese Hypothese bedeutet, hat es doch deutlich gemacht, dass man sich auch mit den Alternativen besch\u00e4ftigen muss. Wenn hypothetische supersymmetrische Teilchen als Kandidaten f\u00fcr die dunkle Materie ausscheiden, dann w\u00e4ren die Axione<\/i> eine gute M\u00f6glichkeit.<\/p>\n Ein Axion ist ein Teilchen, dessen Existenz im Jahr 1977 vorhergesagt wurde. Man hat es eingef\u00fchrt, um das Problem der sogenannten starken CP-Verletzung<\/a> zu l\u00f6sen. Das bezieht sich auf die sogenannte CP-Invarianz, also die Tatsache, dass sich die Eigenschaften eines physikalischen Systems nicht ver\u00e4ndern sollten, wenn man alle Teilchen durch ihre Antiteilchen ersetzt und gleichzeitig alle Raumkoordinaten spiegelt. Das Spiegelbild eines physikalischen Systems sollte sich also identisch zum realen Bild verhalten, vorausgesetzt es besteht aus Antiteilchen; zumindest schien das aus den g\u00e4ngigen Naturgesetzen zu folgen, die das Verhalten der Teilchen beschreiben. Allerdings entdeckte man Ende der 1950er Jahren, dass diese Symmetrie unter gewissen Umst\u00e4nden verletzt werden kann. Bestimmte Wechselwirkungen zwischen Teilchen behandeln nicht alle gleich, sondern bevorzugen bestimmte Konfigurationen. Diese „CP-Verletzung“ ist ein integraler Bestandteil der sogenannten „Quantenchromodynamik (QCD)“, also der Theorie, die die starke Kernkraft<\/i> beschreibt. Diese Kraft ist zum Beispiel daf\u00fcr verantwortlich, dass Quarks zusammenhalten und Protonen bzw. Neutronen, also die Bausteine der Atome, bilden k\u00f6nnen. Und laut der QCD sollte die starke Kraft die CP-Invarianz verletzen – bis jetzt hat man aber noch nirgendwo eine solche Verletzung auch tats\u00e4chlich beobachten k\u00f6nnen. Um diesen Umstand zu erkl\u00e4ren, wurde die Theorie modifiziert, die allerdings nun nur noch funktioniert, wenn man die Existenz eines unbekannten Teilchens vorhersagt: Dem Axion.<\/p>\n Das Axion hat also erst mal nichts mit dunkler Materie zu tun. Dass seine vorhergesagten Eigenschaften trotzdem so gut zu den Eigenschaften passen, die man aus der Beobachtung der Effekte der dunklen Materie ableiten kann, ist nicht nur ein netter Zufall. Es ist auch ein vielversprechender Hinweis: Wenn zwei komplett unterschiedliche Theorien die sich mit komplett unterschiedlichen Dingen beschaffen (einmal Elementarteilchen; einmal das Verhalten von Galaxien und Sternen) trotzdem beide die Existenz eines neuen Teilchens vorhersagen und zwar mit \u00fcbereinstimmenden Eigenschaften, dann k\u00f6nnte das auf eine tiefere Verbindung hindeuten. Aber gut, das war auch bei der Vorhersage der Supersymmetrie der Fall…<\/p>\n Trotzdem sind Axione eine gute M\u00f6glichkeit, das Problem der dunklen Materie zu l\u00f6sen. Aber nur falls es sie gibt und man ihre Existenz auch nachweisen kann. Das ist naturgem\u00e4\u00df schwierig: Etwas, das per Definition so gut wie nie mit normaler Materie wechselwirkt, l\u00e4sst sich logischerweise nicht so einfach dingfest machen. Bei den Neutrinos haben wie die Sache mittlerweile halbwegs in den Griff bekommen, aber auch nur durch den Einsatz massiver Technik und gigantischer Detektoren (zum Beispiel dem einem Kubikkilometer umfassenden IceCube in der Antarktis<\/a>). Bei der dunklen Materie ist es schwieriger, aber die Arbeit der britischen und franz\u00f6sischen Wissenschaftler zeigt einen m\u00f6glichen Weg auf.<\/p>\n Der Titel verr\u00e4t schon, worum es geht: „Potential solar axion signatures in X-ray observations with the XMM\u2013Newton observatory“<\/a>. Man sucht „solar axion signatures“ mittels „X-ray observations“: Wenn es die Axione gibt, dann sollten sie im Inneren der Sonne bei den dort stattfinden nuklearen Reaktionen frei werden, so wie das auch bei den Neutrinos der Fall ist. Neben Licht, Sonnenwind und Neutrinos sollte die Sonne also auch einen stetigen Strom aus Axionen ins All hinaus schicken. Wenn die Axione dann auf das Magnetfeld der Erde treffen, kommt der inverse Primakoff-Effekt<\/i> ins Spiel. Oder vereinfacht gesagt: Die Axione werden in hochenergetische Photonen, also R\u00f6ntgenstrahlung, umgewandelt wenn sie auf das Magnetfeld der Erde treffen. <\/p>\n R\u00f6ntgenstrahlung hat den Vorteil, von unseren Weltraumteleskopen beobachtet werden zu k\u00f6nnen. Aber auch den Nachteil, dass es im All auch jede Menge andere R\u00f6ntgenquellen gibt. Jeder Stern schickt Licht hinaus ins All und dieses „Licht“ ist nicht nur das normale sichtbare Licht sondern umfasst das gesamte elektromagnetische Spektrum, inklusive R\u00f6ntgenstrahlung. Es gibt da drau\u00dfen also sehr viel nat\u00fcrliche R\u00f6ntgenstrahlung die mit dunkler Materie nichts zu tun hat. Aber die Forscher um George Fraser (der leider kurz vor Ver\u00f6ffentlichung seiner Arbeit verstorben ist) von der Universit\u00e4t Leicester haben probiert, diesen ganzen Rest zu ignorieren. Bei ihrer Auswertung der Datenarchive des europ\u00e4ischen R\u00f6ntgenteleskops XMM-Newton<\/i> haben sie ein variables R\u00f6ntgensignal gefunden, das sich deutlich vom R\u00f6ntgenhintergrund abhebt. Als Quelle dieses Signals haben sie das Zentrum der Sonne identifiziert und die St\u00e4rke und Energie des beobachteten R\u00f6ntgenlichts passt zu den Vorhersagen, die \u00fcber die Axione gemacht worden sind.<\/p>\n Das ist eine interessante Beobachtung. Es ist eine vielversprechende Beobachtung. Es ist aber leider kein eindeutiger Nachweis von dunkler Materie. Die Situation erinnert ein wenig an die potentielle Entdeckung der kosmischen Inflation und die Zweifel daran<\/a>. Auch dabei ging es darum, ein sehr schwaches Signal aus einer gro\u00dfen Menge an st\u00f6rendem Rauschen zu extrahieren. Ein Signal, dessen Ursprung auch durch verschiedene andere, weniger spektakul\u00e4re Ph\u00e4nomene verursacht werden h\u00e4tte kennen. Und vermutlich war das damals auch tats\u00e4chlich der Fall – die Datenlage ist zwar immer noch unklar, aber neue Beobachtungen haben gezeigt, dass zumindest bei der „Inflation“ schn\u00f6der kosmischer Staub die Ursache des Signals war. Und auch in diesem Fall listen die Autoren sechs alternative M\u00f6glichkeiten<\/a> f\u00fcr den Ursprung des R\u00f6ntgensignals auf. Von Wechselwirkung zwischen Erdmagnetfeld und Sonnenwind \u00fcber Strahlung aus der Milchstra\u00dfe bis hin zu Reflexionen von normaler Strahlung an der Erde gibt es genug weniger dramatische Alternativen zum Nachweis der dunklen Materie.<\/p>\n Wir werden noch ein Weilchen warten m\u00fcssen, bis wir das R\u00e4tsel um die dunkle Materie gel\u00f6st haben. Aber ich bin mir sicher, dass wir es l\u00f6sen werden! Und nicht erst in ferner Zukunft sondern in den n\u00e4chsten 10 bis 20 Jahren! \t Die Suche nach der dunklen Materie geh\u00f6rt zu den aktivsten und spannendsten Forschungsgebieten der modernen Naturwissenschaft. Obwohl wir die dunkle Materie ja eigentlich schon l\u00e4ngst gefunden haben. Schon seit den 1930er Jahren messen und beobachten wir die Auswirkungen ihrer Anwesenheit \u00fcberall im Universum. Aber da es sich eben per Definition um Materie handelt, die man […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":14866,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11],"tags":[2172,3511,3513,433,5771,10571,11781,11970,13492,634,277,16181],"class_list":["post-22290","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-naturwissenschaften","tag-axion","tag-cp-invarianz","tag-cp-verletzung","tag-dunkle-materie","tag-george-fraser","tag-neutrino","tag-primakoff-effekt","tag-quantenchromodynamik","tag-sonne","tag-supersymmetrie","tag-teilchenphysik","tag-xmm-newton"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22290","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22290"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22290\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":22291,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22290\/revisions\/22291"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/14866"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22290"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22290"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22290"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"Das](\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg\")
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