„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Dunkle Materie

Dunkle Materie ist eine hypothetische Materieform, die visuell nicht sichtbar ist, jedoch zur Erklärung der Bewegung der sichtbaren Materie postuliert werden muss.

Bezieht man nur die sichtbare bayronische Materie mit ein, kann beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der Sterne das Zentrum ihrer Galaxie umkreisen, nicht erklärt werden. Nach den heutigen Theorien würde man eine viel geringere Umlaufgeschwindigkeit vermuten. Also bedarf es neben den sichtbaren Sternen, Gas- und  Staubwolken noch eine weitere Gravitationskraft, um diese Anomalie zu erklären. Dunkle Materie ist der Oberbegriff für alle Konzepte, die diese Erklärungslücke mithilfe einer nicht sichtbaren Form von Materie füllen wollen.

Und weil man sie nicht direkt sehen kann, bezeichnet man diese geheimnisvolle Materieform als „dunkel“. Diese Bezeichnung ist recht naheliegend und findet sich auch bei der „Dunklen Energie“ wieder. Im Dunkeln bleibt uns etwas, wenn es elektromagnetische Strahlung weder absorbiert, noch aussendet. Damit wissen wir auch schon eines über die Dunkle Materie: offensichtlich setzt sie sich nicht aus Baryonen zusammen, da diese für gewöhnlich mit elektromagnetischer Strahlung wechselwirken.

Kein Mikroskop, kein Teleskop, kein Röntgen- und kein Radiosichtgerät – kein menschliches Auge hat je Dunkle Materie gesehen. Und doch lässt sich Dunkle Materie indirekt beobachten, durch ihre gravitativen Einflüsse auf die sichtbare Welt. Deshalb hat man ja überhaupt erst angefangen über Dunkle Materie zu spekulieren, weil sie das Geschehen im Universum maßgeblich mitbestimmen soll.

Trotzdem erwächst aus einer theoretischen Notwendigkeit noch keine praktische: Bis man eine Form von Dunkler Materie nachweisen und ihr Wesen klären kann, harrt das Postulat „Dunkle Materie“ auf seine empirische Bestätigung. Man weiß also nicht, ob - und wenn ja wie Dunkle Materie wirklich existiert. Auch die hartnäckigen Suchen am Teilchenbeschleuniger LUX waren bislang erfolgslos. Und selbst der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger überhaupt, der LHC bei Genf, konnte die Existenz der SUSY-Teilchen, ein heißer Kandidat auf die inhaltliche Füllung der Dunklen Materie, bislang nicht bestätigen.

Die meisten Astronomen sehen die Hauptkonstituente der Dunklen Materie in den sogenannten WIMPs (Weakly Interacting Massive Particels). Es werden aber auch, wohl auch da die Suche nach der Dunklen Materie nun lange recht erfolglos weilt, ausgefallenere Anwärter wie winzige Schwarze Löcher diskutiert. Gewissermaßen wird bei der ganzen Geschichte ins Blaue, oder vielmehr Dunkle spekuliert und gehofft, damit ins Schwarze zu treffen. Wir wissen nicht, ob und wie Dunkle Materie existent ist. Aber wir wissen, dass wir sie brauchen, wenn wir nicht ein paar grundlegende Theorien vom Universum aufgeben wollen.

Geschichte

In den 1930ern bemerkte der Astronom Franz Zwicky, dass die gravitativen, daher anziehenden Kräfte im Comahaufen nicht ausreichen, um diesen zusammenzuhalten. Wäre der Comahaufen ein Kettenkarussell, würden die Sitze schnurstracks davonfliegen, weil die Halterung nicht ausreicht, um sie am Karussell zu halten. Der Comahaufen fällt aber nicht auseinander. Die Sterne bleiben alle um ihn herum, als hielte eine unbekannte Kraft zusammen. Irgendetwas Unsichtbares. Nur was?

Das wusste Zwicky auch nicht so genau. Dass aber irgendetwas, sichtbar Unsichtbares im Comahaufen schweben muss, darin war er sich sicher. Irgendeine unsichtbare Materieform, die sich nur durch ihre gravitativen Auswüchse bemerkbar macht, müsste es dort doch geben. Irgendeine Form von „Dunkler Materie“. Mit der Zeit kamen weitere Messungen von Galaxienhaufen, etwa die des Virgo-Haufens, die Zwickys Vermutung untermauerten. Ein Großteil der Materie im Weltraum schien tatsächlich dem Auge verborgen zu sein.

Vera-Rubin, eine US-Astronomin die mittlerweile schwerpunktmäßig zur Dunklen Materie forscht, systematisierte das Ganze. Sie analysierte massenhaft Sterne in rotierenden Galaxien und kam daraufhin zum selben Schluss, wie auch Zwicky: Es muss eine Dunkle Form der Materie geben. Eine spannende These, die bis zum heutigen Tag durch unzählige weitere Beobachtungen gedeckt wurde.

Was wir als Sterne, Nebel und Planeten sehen ist nicht einmal ein Viertel der gesamten Materie im Universum.
Was wir als Sterne, Nebel und Planeten sehen ist nicht einmal ein Viertel der gesamten Materie im Universum.

Aussichten

Weil die Fahndung nach der Dunklen Materie so lange ergebnislos bleibt, muss man die Anzahl der Verdächtigen ausgeweiten. Auch komplexere Teilchentypen, schwarze Löcher und das Axion müssen Physiker jetzt ins Visier nehmen. Das tun sie auch. Gefunden hat man die Dunkle Materie trotz alldem immer noch nicht. Da die Physik nun eine empirische Wissenschaft ist, wird die Theorie von der Dunklen Materie schnell untergehen, wenn weiterhin keine Anzeichen für ihre empirische Bestätigung auftauchen sollten. Was aber dann? Das Problem der Disharmonie zwischen theoretischer Vorhersage und praktischer Himmelsbewegung bleibt doch bestehen. Nun, wenn keine Dunkle Materie unsere Theorien retten kann, sind vielleicht unsere Theorien falsch. Dann müssten wir über eine ganz neue Anschauung der Schwerkraft nachdenken.

Verweise

·         Dunkle Postulate und Popper

·         Antimaterie: Nicht zu verwechseln mit Dunkler Materie.

Stand: 2014

Kommentare: 5
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