19.04.2013, 12:03 Uhr | 0 |

Hinweise auf dunkle Materie im All Messgerät AMS liefert erste Aufzeichnungen

Dunkle Materie könnte im Universum tatsächlich existieren. Diesen Hinweis geben erste Messergebnisse des Alpha-Magnet-Spektrometers (AMS). Das Gerät nahm eine ungewöhnlich hohe Zahl an Positronen wahr. Das AMS wurde von Wissenschaftlern der RWTH Aachen mit Unterstützung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ins Weltall geschickt.

Das Messgerät AMS fängt Elementarteilchen im All.
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Das Messgerät AMS fängt Elementarteilchen im All.

Foto: DLR

Bestimmte Antimaterie-Teilchen kommen in der kosmischen Strahlung doch in größerer Menge vor als erwartet. Dies ist das Ergebnis erster Aufzeichnungen von 20 Milliarden kosmischer Teilchen, die das AMS vorgenommen hat. Auffällig war insbesondere die hohe Anzahl der Positronen, die das Messgerät angezeigt hat. Das Positron wurde als erstes Antiteilchen entdeckt. Es gehört zur Gruppe der Leptonen. Als Antiteilchen des Elektrons hat es die gleichen Eigenschaften mit Ausnahme des Vorzeichens der elektrischen Ladung und des magnetischen Moments.

Alpha-Magnet-Spektrometer lenkt 2000 Teilchen pro Sekunde durch Detektoren

Das AMS ist ein sieben Kilogramm schweres Messgerät, das etwa 2000 Teilchen pro Sekunde mittels Magneten durch die Detektoren lenken kann und dabei Daten zu Energie, Masse und elektrischer Ladung misst. Die Messung geht dabei sogar in einen nur schwer zugänglichen Energiebereich bis zu 2000 Giga-Elektronenvolt. Entwickelt und gebaut wurde das AMS gemeinsam vom Physikalischen Institut der RWTH Aachen und dem Institut für Experimentelle Kernphysik des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT). Das Projekt der RWTH Aachen steht derzeit noch am Anfang.  „Wir gehen von einer Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren aus“, so Professor Stefan Schael von der RWTH Aachen. „Bisher haben wir ja erst rund acht Prozent der Daten", sagte Schael.

400 000 Positronen flogen bereits durch das Messgerät AMS

Innerhalb der anderthalbjährigen Untersuchungen flogen 400 000 Positronen durch die Detektoren des AMS. Diese hohe Zahl lässt die Wissenschaftler vermuten, dass eine noch größere Menge an Antimaterie-Teilen vorhanden sein muss. Sie lassen sich jedoch nicht leicht finden. Möglicherweise können die Positronen auch aus einem Supernova-Überrest stammen. „Wir konnten aber messen, dass die Positronen aus allen Richtungen gleichmäßig kommen – also stammen sie entweder von vielen Pulsaren oder sind tatsächlich bei der Annihilation von Dunkler Materie entstanden, die gleichmäßig verteilt sein sollte“, erklärt Schael. Genaue Details werden erst die Auswertungen künftiger Daten geben können.

Nun wollen die Wissenschaftler die Protonen, Helium, Bor und Karbon untersuchen, um das Rätsel des Universums zu lösen. „Das Puzzle ist erst dann gelöst, wenn wir alle Bausteine verstanden haben", erläutert Projektleiter Schael. Laut Theorie müsste der Urknall gleiche Teile an Materie und Antimaterie hervorgebracht haben.

Seit dem 16. Mai 2011 befindet sich das Messgerät im Weltall. Es wurde mit dem Shuttle „Endeavour“ zur internationalen Raumstation ISS gebracht. Dort ist es kontinuierlich im Einsatz und zeichnet jährlich 16 Milliarden Teilchen kosmischer Strahlung auf.

Auf der International Cosmic Ray Conference vom 2. bis 9. Juli 2013 im brasilianischen Rio de Janeiro sollen neue Messergebnisse vorgestellt werden. „Die Positronen sind nur ein kleiner Teil in unserem Programm", meint Schael. Daher wollen die Wissenschaftler künftig in einem noch höheren Energiebereich forschen und an bereits vorhandenen Daten die Anteile von Protonen und Helium und das Verhältnis von Bor zu Karbon analysieren. 

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Von Petra Funk
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