Mit dem XENON100-Detektor sind Physiker der Dunklen Materie auf der Spur. Foto: XENON-Kollaboration - F. Arneodo
Münster (upm), 19. Juli 2012
Wissenschaftler der "XENON-Kollaboration", an der auch Physiker der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) beteiligt sind, haben jetzt ein neues Ergebnis ihrer Suche nach Dunkler Materie veröffentlicht. Die Analyse der Daten von 225 Messtagen zwischen Januar vergangenen Jahres und März dieses Jahres des Messgeräts "XENON100-Detektor" ergab keinen Beweis für die Existenz von sogenannten WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) - bislang gelten WIMPs als die wahrscheinlichsten Teilchen der Dunklen Materie.
Entsprechend groß ist das Interesse, die Existenz solcher WIMPs nachzuweisen, würde ihre Entdeckung doch nicht nur das Rätsel um die Dunkle Materie lösen helfen, sondern auch ein neues Bild des Universums bestätigen. Das Experiment ist im italienischen Gran-Sasso-Untergrundlabor untergebracht, wo 1400 Meter Fels die störende kosmische Strahlung abschirmen. Hier hofft man in 62 Kilogramm flüssigem, ultrareinen Xenon winzige Ladungs- und Lichtsignale messen zu können, die bei den seltenen Kollisionen von WIMPs mit Xenon-Atomkernen erwartet werden.
Das seit 2006 laufende XENON-Programm hat zum Ziel, Dunkle Materie im Labor nachzuweisen. Die münstersche Gruppe von Prof. Dr. Christian Weinheimer aus dem Institut für Kernphysik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster ist am XENON100-Experiment bei den Messungen, der Reinigung des flüssigen Edelgases Xenon und der Datenanalyse beteiligt. Münster ist die einzige Hochschule in Nordrhein-Westfalen in der internationalen Forschungsgruppe, die aus 15 Instituten von drei Kontinenten besteht. Neben Münster sind aus Deutschland das Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg und die Universität Mainz beteiligt. Die Wissenschaftler haben seit 2011 die Genauigkeit der Messungen um den Faktor 3,5 verbessert - das ist zurzeit der weltbeste Wert.
Es gibt bereits Planungen für das Nachfolgeprojekt XENON1T, das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Bei dem nochmals 100-fach empfindlicheren Projekt ist die münstersche Gruppe für den Reinigungskreislauf und die Destillation bei sehr niedrigen Temperaturen des flüssigen Xenons verantwortlich, für die sie Mittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erhält.
Dunkle Materie, so nehmen Wissenschaftler an, ist eine unsichtbare, aber zugleich wesentliche Komponente des Universums. Sie macht über 80 Prozent aller Materie aus. Darauf gibt es indirekte Hinweise aus der Kosmologie und aus der Teilchenphysik, die eine bemerkenswerte Übereinstimmung zeigen. Eine direkte Beobachtung von WIMPs würde einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen den größten Strukturen im Kosmos und der subatomaren Welt herstellen. Daher versuchen die Wissenschaftler der XENON-Kollaboration, Dunkle Materie nachzuweisen.