Gerade erst hat der Detektor AMS an der Internationalen Raumstation Indizien für Teilchen aus der Dunklen Materie gefunden, da legen Teilchenphysiker schon nach: Ein Detektor im Untergrund von Minnesota hat möglicherweise Spuren der sogenannten Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) entdeckt – den Teilchen, die als Grundbausteine der Dunklen Materie gelten. Noch erreicht die statistische Auswertung nicht die Signifikanz, die für eine offizielle Entdeckung festgelegt ist, doch die Forscher hoffen, dies mit mehr Daten zu erreichen.
Ein Großteil der Masse in unserem Universum geht auf die Dunkle Materie zurück. Diese exotische Materieform ist unsichtbar und bisher nicht direkt nachweisbar, steht aber vor allem durch ihre Schwerkraft in Wechselwirkung mit der normalen Materie. Obwohl ihre Existenz schon seit mehr als 80 Jahren postuliert wird, ist bisher aber unklar, woraus die Dunkle Materie besteht.
Einer gängigen Theorie nach bilden Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) ihre Grundbausteine. Diese massereichen Teilchen sollen keine Ladung besitzen und nur durch Gravitation und die Schwache Wechselwirkung mit anderer Materie wechselwirken. Genau deshalb allerdings passieren sie selbst die Erde nahezu ungehindert und sind extrem schwer nachzuweisen – weil sie auch mit den Detektoren und den darin eingesetzten Teilchenfallen kaum interagieren. Theoretisch könnten sie jedoch indirekt nachgewiesen werden, wenn man die Energie einfängt, die bei einem ihrer seltenen frontalen Zusammenstöße mit einem Atomkern frei wird.
Wärmesignal im Kältetank
Um diese Signale frei von störender Hintergrundstrahlung einzufangen, verwenden Teilchenphysiker am Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) Experiment in Minnesota bis auf nahe dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlte unterirdische Detektoren. In diesen dienen Germanium und Siliziumatome als Fallen – als Atomkerne, die bei Kollision mit einem WIMP einen schwachen Wärmepuls abgeben. Da diese Zusammenstöße extrem selten auftreten, gelten schon einige Ereignisse mehr als es dem Hintergrund entspricht als Signal für die mögliche Passage eines WIMP.