Die Suche geht weiter: Ein weltweites Netzwerk optischer Magnetometer hat die Fahndung nach Dunkler Materie und ihren noch immer unentdeckten Teilchen aufgenommen. Sollte diese exotische Materieform aus Axionen oder anderen leichten Bosonen bestehen, dann könnten sie in konzentrierter Form die Spins von Atomen beeinflussen – und sich daher in den optischen Magnetometern bemerkbar machen. Im ersten Monat der Messungen wurde das GNOME-Netzwerk jedoch noch nicht fündig.
Die Dunkle Materie macht mehr als 80 Prozent der gesamten Materie im Kosmos aus, doch woraus sie besteht, ist noch immer ein Rätsel. Versuche, die Teilchen der Dunklen Materie mit verschiedensten Detektoren nachzuweisen, waren bislang weitgehend vergeblich. Dadurch gelten einige Kandidaten wie Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs) oder sterile Neutrinos inzwischen als unwahrscheinlich, während Axionen oder andere „dunkle“ Bosonen in den Fokus der Fahndung rücken.
„Dunkle“ Felder stören Atomspins
Eine neue Möglichkeit, Axionen und ähnliche potenzielle Dunkle-Materie-Teilchen aufzuspüren, ist das GNOME-Netzwerk (Global Network of Optical Magnetometers for Exotic Physics Searches). Dieses beruht auf einer potenziellen Eigenschaft der Axion-artigen Partikel, die auch für andere Bosonen typisch ist: „Sie können auch als klassisches Feld betrachtet werden, das mit einer bestimmten Frequenz oszilliert“, erklärt Koautor Arne Wickenbrock von der Universität Mainz.
Das Entscheidende jedoch: „Eine Eigenheit solcher bosonischen Felder ist, dass sie – so ein mögliches theoretisches Szenario – Muster und Strukturen bilden können“, so Wickenbrock weiter. „Es könnten sich zum Beispiel diskrete Domänenwände bilden, die kleiner als eine Galaxie, aber viel größer als die Erde sind.“ Wenn nun die Erde durch eine solche „Wand“ aus Dunkler Materie fliegt, müssten die Axion-artigen Teilchen mit den gerichteten Spins von Atomen in einem Magnetfeld interagieren.
