Aachen - Kinderuni: Was ist Dunkle Materie, Herr Professor?

Kinderuni: Was ist Dunkle Materie, Herr Professor?

Von: Christina Diels
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Zwei Kugeln, die zwei Planeten sein sollen: RWTH-Physiker Michael Krämer gestern während der Kinderuni unserer Zeitung im Aachener Audimax. Er erklärte zum Beispiel, wie die Erde entstanden ist, nämlich durch den Urknall. Foto: Harald Krömer (2), stock/Eibner Europa, stock/Granata Images, stock/blickwinkel, dpa

Aachen. Neben Sternen, Gas und Staub sollen Galaxien die sogenannte Dunkle Materie enthalten. Und diese Materie soll unsichtbar sein. Davon gehen zumindest die Astrophysiker aus. Wie sie darauf kommen? Das verrät Professor Michael Krämer vom Institut für Theoretische Teilchenphysik und Kosmologie an der RWTH Aachen im Interview.

Was hat es denn mit der Dunklen Materie auf sich, Herr Professor Krämer?

Krämer: Bei Dunkler Materie handelt es sich um neuartige Teilchen im Universum, die, anders als zum Beispiel Gas, Sterne oder Staub, kein Licht aussenden oder absorbieren.

Wann und wo kann man diese Teilchen sehen?

Krämer: Man kann sie nicht sehen. Dunkle Materie ist unsichtbar. Und trotzdem geht man davon aus, dass es sie gibt. Eine ganze Reihe von astrophysikalischen Beobachtungen weist darauf hin, dass es neben den Sternen, die wir im Universum sehen, noch etwas anderes geben muss.

Was haben die Astrophysiker beobachtet?

Krämer: Sie haben die Bewegung von Sternen beobachtet, die um das Zentrum einer Galaxie, also eine Gruppe von Sternen, rotieren. Die Bewegung der Sternenmasse kann man sich vorstellen, wie wenn ein Ball an einer Schnur hängt und im Kreis geschleudert wird. Je größer die Masse der Galaxie ist, desto stärker ist die Kraft, mit der die Sterne von der Galaxie angezogen werden, und desto schneller rotieren die Sterne um das Zentrum. Die Physiker haben dann die Geschwindigkeit der Sterne gemessen und ausgerechnet, wie viel Masse die Galaxien besitzen müssen. Dabei haben sie festgestellt, dass die Sterne sich so bewegen, als würden die Galaxien mehr Masse besitzen: ein Indiz für Dunkle Materie.

Und was spricht darüber hinaus für die Existenz der Dunklen Mate- rie?

Krämer: Die Astrophysiker beobachten, wie das Licht zwischen Objekten, die weit voneinander entfernt liegen, abgelenkt wird. Denn so können sie etwas darüber lernen, was sich zwischen den Objekten befindet. Wenn ein Astrophysiker von der Erde aus ein Objekt im Sternenhimmel beobachtet, sieht er so indirekt, was zwischen ihm und dem weit entfernten Objekt liegt. Und da scheint es noch etwas Unbekanntes zu geben, das diesen Lichtweg neben Staub und Gas verformt: noch ein Indiz für die Forscher für Dunkle Materie.

Ist diese Idee neu?

Krämer: Schon 1930 gab es die ersten Astrophysiker, die die Bewegung von Sternen in Galaxien beobachteten und feststellten, dass da irgendetwas nicht passte. Die Masse der sichtbaren Materie, also der von Sternen, Staub und Gas, war viel zu klein, als dass sie die Sterne mit ihrer Schwerkraft hätte halten können. Die Hypothese, dass für dieses Phänomen ein Teilchen verantwortlich ist, die Dunkle Materie, die ist aber erst im Laufe der vergangenen 30 Jahre entstanden.

Gibt es auch Wissenschaftler, die nicht glauben, dass es die Dunkle Materie gibt?

Krämer: Ja, Kritiker sagen, dass das alles nichts mit den neuen Teilchen zu tun habe. Sie erklären das Phänomen damit, dass die Gravitation anders funktioniert. Ihre Hypothese lautet, dass das Gravitationsgesetz ein anderes ist. Diese Hypothese ist eine ebenso spektakuläre Erklärung wie die Hypothese über die Existenz eines neuen Teilchens, allerdings ist ihre Hypothese nicht ganz so populär.

Und an welche der Hypothesen glauben Sie?

Krämer: Ich bin Teilchenphysiker, ich habe also eine gewisse Voreingenommenheit. Die Idee mit der Dunklen Materie ist schon die plausibelste Idee. Und ich fände es als Teilchenphysiker natürlich toll, wenn es ein neues Teilchen gäbe.

Woraus besteht denn die Dunkle Materie?

Krämer: Das wissen wir noch nicht. Wir forschen daran zurzeit sehr intensiv. In einem speziellen Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf werden Protonen auf sehr große Energien beschleunigt und zur Kollision gebracht, um neue Teilchen zu erzeugen.

Sie forschen als Physiker an kleinsten Teilchen. Woher wissen Sie eigentlich, dass es nicht noch kleinere Teilchen gibt?

Krämer: Man weiß es nicht 100-prozentig. Aber soweit man die kleinsten Teilchen, also die Quarks und die Elektronen, bis jetzt in Teilchenbeschleuniger-Experimenten untersucht hat, hat man keine innere Struktur mehr gefunden. Wie bei einem kleinsten Legoteilchen, das man nicht mehr zerlegen kann.

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