Atomuhren: Mit GPS auf der Suche nach dunkler Materie

Zweckentfremden wollen zwei US-Wissenschaftler das Satellitennavigationssystem GPS: Statt einen Standort wollen sie damit dunkle Materie suchen. Und sie erwägen schon sehr viel größere Detektoren.

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Andrei Derevianko: Schwankungen in der Zeitmessung
Andrei Derevianko: Schwankungen in der Zeitmessung (Bild: University of Nevada)

Mit dem Global Positioning System (GPS) lässt sich der eigene Standort bestimmen oder die Route zu einem Zielort finden. Zwei Wissenschaftler aus den USA wollen das Satellitennavigationssystem dazu nutzen, um etwas ganz anderes, sehr Geheimnisvolles zu finden: die dunkle Materie.

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Dunkle Materie und dunkle Energie machen etwa zwei Drittel des Universums aus. Es gibt zwar deutliche Hinweise auf ihre Existenz. Bisher ist aber nicht geklärt, woraus die beiden bestehen.

Interstellare Detektoren

Dunkle Materie könnte, so mutmaßen Andrei Derevianko von der Universität des US-Bundesstaates Nevada in Reno und Maxim Pospelov vom Perimeter Institute in Waterloo in der kanadischen Provinz Ontario, "als eine große, gasartige Sammlung topologischer Defekte oder Energiesprünge organisiert sein".

Diese topologischen Defekte wollen die beiden Forscher mit Hilfe der Konstellation der 30 GPS-Satelliten aufspüren, schreiben sie in der Fachzeitschrift Nature Physics. Das Herzstück eines GPS-Satelliten ist eine Atomuhr. Wenn die Hypothese von Derevianko und Pospelov stimmt, dann würde die dunkle Materie Störungen in der Zeiterfassung verursachen.

GPS-Satelliten suchen dunkle Materie

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Die GPS-Konstellation hat einen Durchmesser von rund 50.000 Kilometern. Das gesamte Sonnensystem bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von rund 300 Kilometern pro Sekunde durch das All. Wenn das Sonnensystem also eine solche Störung passiert, dann müssten in der Zeitmessung der Uhren der Satelliten über einen Zeitraum von knapp drei Minuten Schwankungen auftauchen. "Wir stellen uns vor, die GPS-Konstellation als größten von Menschen gebauten Detektor für dunkle Materie einzusetzen", sagte Derevianko.

"Wenn dunkle Materie die Uhren dazu bringt, um mehr als eine Milliardstel Sekunde anders zu gehen, sollten wir so ein Muster leicht erkennen", sagt Geoff Blewitt, Leiter des Nevada Geodetic Laboratory in Reno. Das Geodetic Lab unterhält das größte Rechenzentrum für die Verarbeitung von GPS-Daten. Blewitt unterstützt Derevianko bei der Auswertung der GPS-Daten.

Interstellare Detektoren

Wenn sich so tatsächlich Hinweise auf dunkle Materie finden ließen, dann träumt Derevianko bereits von viel größeren Detektoren: Pulsare. Die schnellrotierenden Überbleibsel einer Supernova senden elektromagnetische Strahlung in einer bestimmten Taktung aus.

Die Pulsare seien "wie Atomuhren - überaus regelmäßig", sagte Derevianko dem britischen Wissenschaftsmagazin New Scientist. Manchmal gebe es aber Schwankungen, deren Grund bislang ungeklärt ist. Möglicherweise sind sie Hinweise auf dunkle Materie.

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