Forscher grenzen Massenbereich der Dunklen Materie ein

Verteilung der Dunklen Materie in einem Raumsegment, basierend auf Messungen des Gravitationslinseneffekts mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble. (Credits: NASA / ESA / Richard Massey)
Verteilung der Dunklen Materie in einem Raumsegment, basierend auf Messungen des Gravitationslinseneffekts mit Hilfe des Weltraumteleskops Hubble. (Credits: NASA / ESA / Richard Massey)

Astronomen haben den Massenbereich für Dunkle Materie berechnet – und er ist enger, als die Welt der Wissenschaft annahm.

Die Ergebnisse werden im März in den Physical Letters B veröffentlicht und grenzen den Bereich der potenziellen Masse von Dunkle-Materie-Teilchen radikal ein, was die Suche für zukünftige Jäger der Dunklen Materie vereinfacht. Forscher der University of Sussex, nutzten die gängige Tatsache, dass Gravitation genauso auf Dunkle Materie wirkt, wie sie auf das sichtbare Universum wirkt, um die unteren und oberen Grenzen für die Masse der Dunkle-Materie-Teilchen festzustellen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Dunkle Materie nicht entweder ultraleicht oder superschwer sein kann, wie manche theoretisiert haben, solange nicht auch eine bislang unbekannte Kraft auf sie wirkt. Das Team nutzte die Vermutung, dass die Gravitation die einzige Kraft ist, die auf die Dunkle Materie wirkt, und berechnete, dass die Dunkle-Materie-Teilchen eine Masse zwischen 10-3 und 107 Elektronenvolt haben müssen. Das ist ein viel engerer Bereich als der Bereich zwischen 10-24 und 1019 Gigaelektronenvolt, der allgemein angenommen wird.

Was die Entdeckung noch bedeutender macht, ist Folgendes: Wenn sich herausstellt, dass die Masse der Dunkle-Materie-Teilchen außerhalb des von dem Sussex-Team vorhergesagten Bereichs liegt, dann wird es auch belegen, dass eine weitere Kraft (außer der Gravitation) auf die Dunkle Materie wirkt.

“Dies ist das erste Mal, dass jemand unser Wissen über die Quantengravitation als Möglichkeit nutzte, um den Massenbereich für Dunkle-Materie-Teilchen zu berechnen. Wir waren überrascht, als wir erkannten, dass das noch nie jemand getan hatte – genau wie die Kollegen, die unsere Abhandlung prüften”, sagte Professor Xavier Calmet von der School of Mathematical and Physical Sciences an der University of Sussex.

“Diese Arbeit hilft Physikern auf zwei Arten: Sie konzentriert den Suchbereich für Dunkle Materie und sie wird möglicherweise auch helfen zu enthüllen, ob es eine rätselhafte, unbekannte, zusätzliche Kraft im Universum gibt oder nicht”, ergänzte er.

“Als Doktorand ist es großartig, an einer so aufregenden und bedeutungsvollen Arbeit wie dieser mitarbeiten zu können. Unsere Ergebnisse sind sehr gute Nachrichten für Experimentalphysiker, weil sie ihnen helfen werden, näher an die Entdeckung der wahren Natur von Dunkler Materie heranzukommen”, sagte Folkert Kuipers, der mit Professor Calmet zusammenarbeitet.

Das sichtbare Universum – so wie wir selbst, die Planeten und Sterne – machen etwa 25 Prozent der gesamten Masse im Universum aus. Die restlichen 75 Prozent bestehen aus Dunkler Materie. Es ist bekannt, dass die Gravitation auf Dunkle Materie wirkt, weil das für die Form der Galaxien verantwortlich ist.

Quelle

(THK)

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