Antimateriedetektor: Hat AMS Hinweise auf dunkle Materie gefunden?
Das Weltrauminstrument Alpha Magnetic Spectrometer(öffnet im neuen Fenster) (AMS-2) hat erste Hinweise auf dunkle Materie im Weltall entdeckt. Die dunkle Materie, aus der über ein Viertel des Universums bestehen soll, konnte bisher nicht nachgewiesen werden.
Das Messinstrument, das außen an der Internationalen Raumstation (International Space Station, ISS) sitzt, untersucht die Partikel der kosmischen Strahlung. AMS habe in den ersten anderthalb Jahren rund 400.000 Positronen gefunden, erklärten die Forscher um Samuel Ting in einem Seminar am europäischen Kernforschungszentrum Cern in Genf(öffnet im neuen Fenster) .
Größte Menge an Antimaterie-Teilchen
Das sei die größte bisher festgestellte Menge an Antimaterie-Partikeln, berichtete Ting. Bislang hatten Forscher auf der Erde in Teilchenbeschleunigern künstlich Antimaterie erzeugt, etwa Antiwasserstoff oder Antihelium . Dabei entstanden aber jeweils nur wenige Antiteilchen.
Das Positron(öffnet im neuen Fenster) ist ein positiv geladenes Elementarteilchen, das das Antiteilchen zum Elektron bildet. Treffen ein Positron und ein Elektron aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus(öffnet im neuen Fenster) . Die Positronen hätten eine Energie von 0,5 bis 250 Gigaelektronenvolt (GeV), wobei der überwiegende Teil jedoch im Bereich zwischen 20 GeV und 250 GeV gelegen habe, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Physical Review Letters(öffnet im neuen Fenster) .
Teilchen und Antiteilchen in einem
Die Positronen könnten ein Hinweis auf die dunkle Materie sein: Dunkle Materie besteht mutmaßlich aus sogenannten Wimps(öffnet im neuen Fenster) – eine Abkürzung für Weakly Interacting Massive Particles (schwach wechselwirkende massereiche Teilchen). Diese Teilchen sollen ihre eigenen Antiteilchen sein – treffen also zwei Wimps aufeinander, sollen sie sich gegenseitig auslöschen, wobei Positronen und Elektronen entstehen.
Die Daten, die das AMS-2 gesammelt habe, zeigten keine signifikanten Schwankungen über die Zeit sowie keine bevorzugte Richtung, aus der die Positronen kamen. Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass sie das Abfallprodukt der Annihilation von Dunkle-Materie-Partikeln seien.
Ursprung Pulsar?
Die Forscher sind jedoch vorsichtig. Die Positronen könnten auch anderen Ursprungs sein, etwa von Pulsaren stammen, erklärten sie. "In den kommenden Monaten wird uns AMS überzeugend sagen können, ob diese Positronen ein Anzeichen für dunkle Materie sind oder ob sie einen anderen Ursprung haben" , sagte Ting.
Dunkle Materie soll mehr als ein Viertel des Universums ausmachen. Bisher konnte sie jedoch noch nicht direkt beobachtet werden, sondern nur durch ihre Interaktion mit sichtbarer Materie. Sie gilt als "eines der größten Rätsel der Physik" .
AMS-2
Das AMS-2 ist ein Detektor, der ankommende geladene Partikel wie Protonen oder Elektronen untersucht. Ein Magnet lenkt diese auf verschiedene Detektoren, die erfassen, um welche Art von Teilchen es sich handelt, etwa Protonen oder Elektronen, deren Energie, Ladung und Masse sowie aus welcher Richtung sie gekommen sind, damit Forscher ihren Ursprung ermitteln können. Bislang hat AMS rund 25 Milliarden Partikel eingefangen und untersucht, bevor diese mit der Erdatmosphäre in Berührung kommen und interagieren konnten.
Das Instrument ist an der ISS angebracht. Es war im Mai 2011 vom Spaceshuttle Endeavour zur ISS gebracht worden. Es war der letzte Flug der Endeavour(öffnet im neuen Fenster) und die vorletzte Spaceshuttle-Mission.