Exotische Teilchen können Hinweise auf mysteriöse dunkle Materie halten.

Dunkler Materie macht etwa 80 Prozent der Masse des Universums, aber Wissenschaftler wissen noch nicht, was das Zeug ist.

Wissenschaftler haben eine Anzahl von Partikeln als Kandidat Komponenten der mysteriösen dunklen Materie vorgeschlagen, die so genannt wird, weil es offenbar strahlt weder Licht absorbiert. Die Jagd ist zu finden und zu charakterisieren diese exotischen Teilchen von WIMPS, sterile Neutrinos Axionen.

"Die Theorie Raum für das, was dunkler Materie sein könnte ist immens", sagte Shunsaku Horiuchi, von der University of California-Irvine, auf einer Pressekonferenz in der April-Sitzung von der American Physical Society in Savannah, Georgia. [Erklärung dunklen Materie (Infografik)]

Ein starkes Argument für Weicheier

Dem Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren das Universum erschaffen, entstanden Teilchen der dunklen Materie zusammen mit der "normale" Materie, die wir sehen und berühren können. Kollisionen zwischen den Teilchen der dunklen Materie können viele der Partikel vernichtet haben, aber Wissenschaftler sagen, wie das Universum abgekühlt und erweitert, die Rate der Kollision verlangsamte, hinter der dunklen Materie, die heute existiert.

Zunächst in den 1980er Jahren vorgeschlagen, sind schwach Interaktion Massive Teilchen (Weicheier) vielleicht zum Spitzenkandidaten für die dunkle Materie. Weicheier sind etwa 100 Mal mehr Masse als Elektronen und interagieren durch Schwerkraft und die schwache Kernkraft. Weicheier nicht stark mit normaler Materie interagieren, aber sie interagieren miteinander, nachweisbar Gamma-Strahlen dabei erzeugen.

Einer der vielen Detektoren, die auf der Suche nach WIMPs wird durch die kohärente Germanium Neutrino Technologie (CoGeNT) Zusammenarbeit geführt. CoGeNT Detektor sitzt tief unter der Erde im Inneren der Soudan mir in Minnesota, von Hintergrund Störungen geschützt. Ein Kristall das Element Germanium sitzt in einer Schachtel, wartet eine seltene Kollision zwischen einer eingehenden WIMP-Partikel und den Kern eines einzelnen Atoms im Detektor. Die Kollision verursacht ein Rückstoß, der eine kleine Menge an messbare Energie erzeugt.

Blas Cabrera von der Stanford University präsentiert ein Update für die überzeugende Zusammenarbeit Suche nach dunkler Materie. Durch die Veränderung, Silizium-Germanium-Detektoren, berichtet er ein höheres Vertrauen in die Ergebnisse des Teams.

Vor kurzem, untersucht ein anderes Team die überzeugende Daten und dachte, dass sie Weicheier gelegen. Jedoch das überzeugende Team wiederholt die Analyse und Weicheier in mehreren Detektoren gefunden – ein Zeichen, Cabrera gesagt, dass die Erkennung nicht die möglichen Teilchen der dunklen Materie war.

"Weicheier interagieren so schwach, dass sie nie in zwei Detektoren interagieren soll," sagte Cabrera.

Stattdessen glaubt er die Signale waren Hintergrundgeräusche, führte das Team um die Modellierung der Daten zu verbessern.

Noch keine potenziellen WIMP-Erkennungen bestätigt worden – aber das dient zur Eingrenzung der möglichen Interaktionen.

"Als die zentralen Regionen für das WIMP-Modell erforscht und Weicheier nicht gefunden werden, das heißt, es ist wichtig für uns, die Suche zwischen allen möglichen Interaktionen zwischen dunkler Materie und Kerne zu erweitern", sagte Cabrera.

Produktivsten sterile neutrinos

Eine weitere mögliche Quelle der dunklen Materie sind sterile Neutrinos, hypothetische Teilchen, die nur auf Schwerkraft reagieren. Die Partikel sind winzig, weniger als ein Milliardstel der Masse eines Protons.

"Sterile Neutrinos sind motiviert, Neutrinomassen, erklären wie aktive Neutrinomassen so klein sind," sagte Horiuchi.

Produziert bei der Geburt des Universums, würde sterile Neutrinos nicht mit nicht-Neutrino-Teilchen interagieren. Stattdessen würde sie langsam zerfallen, während Röntgenstrahlen aussenden.

Wissenschaftler erwarten, dass dunklen Materie Zwerggalaxien wie die dominieren, die Milchstraße umgeben. [Atemberaubende Fotos von unserer Milchstraße (Galerie)]

"Die besten Messungen sind von Röntgenstrahlen und kleine Galaxien kommen", sagte Horiuchi.

Er berichtete, dass im Februar zwei unabhängige Zeitungen die Erkennung von Röntgen-Linien in verschiedenen dunklen Materie dichten nicht erklärt durch astrophysikalische Ereignisse angekündigt. Beide Papiere, die online veröffentlicht wurden und noch nicht Peer-Review unterzogen worden, baute ein Modell erstellt durch sterile Neutrino Zerfall, die weit besser als jeder astronomischen Quellen beobachteten Erkennungen zu passen.

Axionen sind überall

Eine dritte mögliche Quelle für die dunkle Materie sind Axionen, hypothetische Teilchen, die als Folge der Kernphysik vorhergesagt. Ihre geringe Masse und theoretische hohe Fülle führten Wissenschaftler, sie als potenzielle dunkle Materie, vorzuschlagen, obwohl sie durchaus existieren und kein Teil der geheimnisvollen Masse des Universums.

Axionen haben Leben länger als das Alter des Universums und alles um uns herum existieren sollte. Gray Rybka von der University of Washington sagt, dass 100 Billiarden (10¹⁷) Axionen passten in eine Tasse Kaffee.

Rybka arbeitet auf der Axion dunkle Materie Experiment (ADMX), auf der Suche nach Axionen mit einem großen, supraleitenden Magneten. Wenn Axionen mit dem Magnetfeld kollidieren und abprallen, sollten sie nachweisbare Photonen ein Billionstel der Größe des Elektrons erstellen. Tuning-Stangen kann die Häufigkeit des Magneten, so dass das Experiment nach Axionen an eine Vielzahl von Frequenzen suchen ändern.

"Das Experiment betreibt eine Menge, wie ein AM-Radio, die Abstimmfrequenz versucht, Ihre Station zu finden", sagte Rybka.

Betrieb bei kryogenen Temperaturen, vermeidet ADMX auf der Suche nach Axionen in Regionen, die andere dunkler Materie Experimente bereits ausgeschlossen haben, konzentriert sich stattdessen auf die verbleibenden möglichen Massen in den nächsten sechs Jahren.

"Wir werden die gesamte plausibel Region für Axion dunkle Materie zu suchen", sagte Rybka. "Durch die Zeit, die das Experiment beendet ist, die wenn Axion dunkle Materie ist draußen, wir es gefunden haben."

Alle für einen?

Dunkler Materie könnte darin bestehen, WEICHEIER, sterile Neutrinos, Axionen oder andere Partikel, die noch nicht in Betracht gezogen. Es auch als eine Kombination aus mehreren Partikeln existieren könnte, sagte Forscher.

"Wir konnten in einem Universum mit 50 Prozent Weicheier, 50 Prozent sterile Neutrinos, sein", sagte Horiuchi. "sie sind nicht im Widerspruch zu einander."

Rybka darauf hingewiesen, dass sein Team erwartet hatte "die Möglichkeit, die einen Bruchteil, aber nicht alle der dunklen Materie Axionen ausmachen" tuning ihrer Suche entsprechend.

Die meisten Wissenschaftler wollen das spannende Geheimnis der dunklen Materie gelöst, egal was das Teilchen ist oder wer es findet.

"Ich möchte wissen, wer die dunkle Materie ist, und ich weiß nicht wer es entdeckt," sagte Cabrera.

Seine Stimmung wurde von anderen Wissenschaftlern aufgegriffen, aber Rybka sagte, er sei bereit, anders zu sein.

"Ich lieber dunklen Materie zunächst herausfinden," sagte er mit einem Lächeln.

Folgen Sie uns @Spacedotcom , Facebook or Google + . Ursprünglich veröffentlicht am Space.com.