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Die "Berge der Schöpfung" - ein Teil der Region W5 im Sternbild Kassiopeia.

Dunkle Materie: Bewohner der Spiegelwelt?

Ob es die Dunkle Materie wirklich gibt und woraus sie besteht, war lange Zeit unklar. Nun könnten erstmals Nachweise mit irdischen Messgeräten gelungen sein. Ein australischer Physiker meint: Möglicherweise stammt die Dunkle Materie aus einem Spiegeluniversum.

astronomie 28.04.2010

Zu wenig Materie

Gäbe es nur die sichtbare Materie, dürfte es keine Galaxien geben. Sie würden mangels ausreichender Gravitationskräfte auseinanderfallen, rechnen Astronomen vor. Da die Galaxien das aber nicht tun, muss noch irgendwo im All Materie vorhanden sein, die sie zusammenhält. Eine, die man offenbar nicht sieht. Das ist die berühmte Dunkle Materie, nach der Physiker mittels Detektoren suchen - bisher jedoch ohne nennenswerten Erfolg.

Lediglich eine italienische Arbeitsgruppe vermeldete einen solchen: In L'Aquila suchen Physiker des DAMA-Projekts (von "DArk MAtter") schon seit einigen Jahren nach den exotischen Teilchen, denen die Galaxien ihre Stabilität verdanken. Ihre Labors liegen knapp anderthalb Kilometer tief im Gran-Sasso-Massiv, wo sie geschützt vor störender Strahlung nach ungewöhnlichen Reaktionen in einem riesigen Natriumiodid-Kristall Ausschau halten.

Nachweis: Jahreszyklus der Photonen

Das Prinzip des Experiments: Sofern Dunkle Materie durch den Kristall rast, sollte die schwache, aber laut Theoretikern dennoch vorhandene Wechselwirkung mit "unserer" Materie Photonen erzeugen. Wobei diese Reaktion wiederum von der Lage der Erde abhängig wäre, da sie bei ihrer Wanderung um die Sonne regelmäßig einen Dunklen Materiesee durchqueren würde (so es ihn gibt).

Konsequenz dessen: Die Photonen im Natriumiodid-Kristall sollten saisonale Schwankungen aufweisen. Die DAMA-Physiker behaupten, genau solche Schwankungen und also Dunkle Materie gefunden zu haben, restlos überzeugen konnten sie ihre Fachkollegen allerdings nicht.

Unterstützung erhalten die DAMA-Forscher neuerdings von US-Physikern. Die CoGeNT-Kollaboration berichtete kürzlich von Messungen mit einem Germaniumdetektor, die ebenfalls auf Dunkle Materie hindeuten. Und, was das Wichtigste sein dürfte, diese Fährte führt zu Teilchen mit ähnlicher Energie wie jene im Gran-Sasso-Massiv.

Die Spiegel-Hypothese

Der australische Physiker Robert Foot hat nun zu dieser Arbeit eine theoretische Antwort formuliert. Er geht davon aus, dass beide Spuren von ein und demselben Materietypus stammen: von Spiegelmaterie (nicht zu verwechseln mit Antimaterie), die im Prinzip ganz normal aufgebaut ist, deren Kräfte und Teilchen sich jedoch spiegelbildlich zu den Ausgaben unserer Welt verhalten.

Die Idee ist an sich nicht neu: In physikalischen Theorien spielt nämlich die Symmetrie eine wichtige Rolle, die man auch von alltäglichen Gegenständen kennt, von Schneeflocken etwa. Dreht man eine Schneeflocke um 60 Grad, kommt sie mit sich selbst zur Deckung und liegt ebenso da wie zuvor.

Ähnliche Invarianzen gelten auch für die Gesetze des physikalischen Teilchenzoos, aber, wie man seit den 1950er Jahren weiß, nicht überall. Die schwache Kernkraft (jene, die für den Beta-Zerfall radioaktiver Atome verantwortlich ist) hält sich offenbar nicht an die symmetrischen Vorgaben der Theorie - ein Manko, das sich durch die Existenz von Spiegelmaterie beheben ließe.

Dann nämlich hätte jedes Teilchen unserer Welt ein Gegenstück in einer unsichtbaren, gespiegelten Parallelwelt, wodurch die fehlende Symmetrie der schwachen Kernkraft auf höherer Ebene wiederhergestellt wäre. Das hieße übrigens auch, dass es Spiegelplaneten, Spiegelsonnen und Spiegelgalaxien geben könnte - vielleicht sogar Spiegellebewesen und Spiegelmenschen.

Spuren in Sibirien

Das ist natürlich reine Spekulation, wie im Übrigen auch eine These, die Foot vor ein paar Jahren aufgestellt hat. Demnach könnte es abseits der Teilchenphysik Hinweise für die Existenz der mysteriösen Parallelwelt geben - und zwar in der sibirischen Tunguska-Region: Dort ereignete sich im Jahr 1908 eine gigantische Explosion in der Größenordnung von 1.000 Hiroshima-Bomben, die eine Fläche von rund 2.000 Quadratkilometern verwüstete.

Was die Ursache der Katastrophe war, ist bis heute unklar, nicht zuletzt deshalb, weil keine Überreste von Kometen oder Asteroiden gefunden wurden. Foot glaubt, dass die Explosion von einer Kollision mit Spiegelmaterie ausgelöst wurde. Freilich nicht eine Kollision im herkömmlichen Sinn, denn die wäre laut gängigen Vorstellungen gar nicht möglich, aber eine milliardenfache Multiplikation von Kleinsteffekten, die sich bei der Zusammenkunft von Photonen und Spiegelphotonen einstellen. So sagt es zumindest die Theorie.

Robert Czepel, science.ORF.at

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