Keine Toten durch dunkle Materie

Wenn große Partikel der rätselhaften dunklen Materie auf Menschen treffen, müssten sie hässliche Verletzungen verursachen, die Schusswunden ähneln. Forscher konnten aber keine derartigen Fälle finden.

Lesezeit: 2 Min.
In Pocket speichern
vorlesen Druckansicht Kommentare lesen 14 Beiträge

(Bild: NASA, ESA, M. J. Jee and H. Ford et al. (Johns Hopkins Univ.))

Von

Astronomen haben ein großes Rätsel zu lösen. Das Universum scheint voller Partikel zu sein, die eine Gravitationskraft ausüben, aber ansonsten nicht zu beobachten sind. Diese so genannte dunkle Materie muss existieren, denn ohne sie würden Galaxien durch ihre Rotation schlicht auseinander fliegen. Aber wie soll man etwas erkennen, wenn es nicht zu sehen ist?

Die Antwort lautet, dass dunkle Materie von Zeit zu Zeit auf sichtbare stoßen müsste. Man könnte also nach Hinweisen auf solche Kollisionen suchen. Wie genau diese Hinweise aussehen würden, wird in der Wissenschaft intensiv diskutiert. Jetzt aber wurden zumindest die Ergebnisse der ersten Suche nach Belegen dafür veröffentlicht, dass relativ große Partikel dunkler Materie, bezeichnet als Makros, auf Menschen treffen und sie töten könnten.

"Die beste Analogie für eine Makro-Kollision mit einem Menschen ist eine Schussverletzung", schreiben Jagjiz Sishu und Kollegen von der Case Western Reserve University. Dies brachte die Forscher auf eine interessante Idee: Für sie ist die Menschheit eine Art Detektor für dunkle Materie – jegliche unerklärten Schusswunden könnten ein Hinweis auf dunkle Makros sein. Tatsächlich müsste die Todesrate durch solche Verletzungen ein gutes Gefühl dafür geben, wie häufig diese Art von dunkler Materie auftritt.

Zunächst etwas Hintergrund dazu. Derzeit kreist unser Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von etwa 220 Sekundenkilometern durch die Galaxie. Wenn es dunkle Materie gibt, müsste die Erde in hohem Tempo durch sie hindurch segeln; Kollisionen wären dann unvermeidlich.

Wenn dunkle Materie aus winzigen Partikeln besteht, wären die Kollisionen unbedeutend – sie könnten beispielsweise eine geringe Temperaturerhöhung bei einem Kristall auslösen. In zahlreichen Experimenten wird derzeit nach Belegen für eine derartige Erwärmung gesucht, bislang ohne Erfolg.

Größere Partikeln dagegen würden eine sehr andere Signatur hinterlassen. Physiker haben bereits nach Anzeichen für Kollisionen mit Makros mit einer charakteristischen Masse von einigen zehn Gramm gesucht. Dazu untersuchten sie ein Silikat-Mineral namens Glimmer, das eine fast perfekte feinkörnige Struktur aufweist. Ein Makro, das eine solche Struktur passiert, würde eine Spur hinterlassen, die sich unter einem Mikroskop leicht identifizieren lassen sollte.

Jegliche Glimmer-Vorkommen auf der Erdoberfläche hätten bereits reichlich Zeit für Kollisionen mit Makros gehabt. Trotzdem konnten Physiker bislang keine Spuren und keine Belege dafür finden. Makros dieser Größe sind also ausgeschlossen.

Noch massivere Makros mit charakteristischen Massen von bis zu 50 Kilogramm hätten größere Zerstörungskraft – Sidhu und Kollegen vergleichen sie mit einem Gewehr Kaliber .22, dem kleinsten verbreiteten. „Kugeln verursachen Verletzungen am menschlichen Körper durch eine Kombination aus dauerhafter und vorübergehender Hohlraumbildung sowie Druckwellen“, erklären sie.

Jedoch gibt es erhebliche Unterschiede zwischen Makros und Kugeln, insbesondere bei Geschwindigkeit und Größe. Dunkle Materie dürfte sich schneller fortbewegen als Schall und einen deutlich kleineren Querschnitt haben also Kugeln – nur einige Mikrometer.

Also wäre auch die Zerstörungswirkung von Makros anders. Das Team hat eine Formel entwickelt, um die Zahl der Kollisionen mit ihnen bei gegebener Zahl von Makro-Partikeln in unserem Bereich der Galaxie zu berechnen. Bei der Bevölkerung verwendeten die Forscher gut beobachtete Gruppen in den USA, Kanada und Westeuropa über die letzten zehn Jahre. Und ihr wichtigstes Ergebnis lautet, dass es keine Belege für Makro-Kollisionen mit Menschen gibt.

Mehr Infos

Dies bedeutet eine wichtige Grenze dafür, wie groß Makros sein können. "Unsere Ergebnisse begrenzen Makros auf physische Größen im Bereich weniger Mikrons und Massen unter 50 Kilogramm", schreiben Sidhu und Kollegen. Wenn man die neuen Erkenntnisse mit den Suchen in Glimmer zusammennimmt, lässt sich eine große Bandbreite von Makro-Massen und -Größen ausschließen.

Die Arbeit zeigt, wie ansonsten uninteressante Daten genutzt werden können, um eines der größten unerklärten Mysterien unserer Zeit zu untersuchen. Das Fehlen von unerklärten Todesfällen von Menschen durch schussähnliche Verletzungen ist etwas, für das wir dankbar sein sollten – und Kosmologen und Teilchenphysiker ganz besonders.

[Korrektur, 7.8.2019, 9:45 Uhr: Die Einheit bei der Geschwindigkeit unseres Sonnensystems war fälschlicherweise mit Stundenkilometern angegeben. Das wurde in Sekundenkilometer korrigiert. jle]

()