Dunkle Materie: Physiker wollen dunkle Photonen bewiesen haben

Physiker haben eine neue Idee, wie sie der Natur der Dunklen Materie auf die Spur kommen können. Der vielversprechende Ansatz arbeitet mit dunklen Photonen - also quasi einer schattenhaften Form des Lichts, sich der Vorstellungskraft weitgehend entzieht.

Weg vom Standardmodell

"Die Existenz der dunklen Materie ist aufgrund ihrer Gravitationswechselwirkungen eindeutig erwiesen, doch ihre genaue Natur entzieht sich trotz aller Bemühungen von Physikern auf der ganzen Welt weiterhin unserer Kenntnis", sagt Anthony Thomas, Physiker an der Universität von Adelaide.

"Der Schlüssel zum Verständnis dieses Rätsels könnte im dunklen Photon liegen, einem theoretischen massiven Teilchen, das als Tor zwischen dem dunklen Teilchensektor und der normalen Materie dienen könnte", führte er aus. Ein Forscher-Team hat aktuell starke Hinweise darauf entdeckt, dass man mit diesem Teilchen weiterkommen könnte.


Demnach passt das dunkle Photon viel besser zu den beobachteten Ergebnissen von Teilchenbeschleuniger-Experimenten als alles, was das Standardmodell der Teilchenphysik bisher zu bieten hatte - und das mit einigem Abstand. Die Gruppe vom ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics und der Universität Adelaide in Australien errechnete ein Konfidenzniveau von 6,5 Sigma, was darauf hindeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass dunkle Photonen die Beobachtungen nicht erklären, in der Größenordnung von eins zu einer Milliarde liegt.

6,5 Sigma

Die Dunkle Materie dient als Erklärung dafür, dass Gravitationseffekte bei kosmischen Objekten wie Galaxien stärker sind, als sie durch die sichtbare Materie sein dürften. Was hier genau wirkt, ist bisher noch völlig unklar und das Standardmodell ist keine wirkliche Hilfe. Die dunklen Photonen jedoch sind hier eben ein sehr vielversprechender Ansatz.

So wie normale Photonen ein Kraftträger für den Elektromagnetismus - das Licht - sind, könnten dunkle Photonen mit der dunklen Materie verbunden sein. Die Forscher werteten auf der Suche nach diesem Teilchen die Daten zahlreicher Beschleuniger-Experimente aus und warfen insbesondere auch einen Blick auf ein Phänomen, das den Physikern ohnehin schon Kopfzerbrechen bereitete: die magnetische Anomalie des Myons.

Sie fanden heraus, dass die Einführung der Möglichkeit eines dunklen Photons nicht nur die Präferenz für das dunkle Photon als Kandidaten erhöht, sondern auch die magnetische Anomalie des Myons deutlich verringert. "Unsere Arbeit zeigt, dass die Hypothese des dunklen Photons mit einer Signifikanz von 6,5 Sigma gegenüber der Hypothese des Standardmodells bevorzugt wird, was ein Beweis für die Entdeckung eines Teilchens ist", so Thomas.


Siehe auch: