Geheimnis der dunklen Materie kann bald gelöst werden

Verstecke für die Teilchen, aus denen dunkle Materie werden geringer, und die Antwort auf dieses kosmische Geheimnis innerhalb der nächsten drei oder vier Jahre kommen könnte, sagen Wissenschaftler.

Dunkle Materie ist eine flüchtige Substanz, die unsichtbar ist und fast nie erkannt, außer durch seine Anziehungskraft. Doch Astronomen sagen es wahrscheinlich ein Viertel des gesamten Universums ausmacht und Zwerge die Menge der normalen Materie (Galaxien, Sterne und Planeten) draußen im Weltraum.

Erst letzte Woche in Zweifel Teilchenphysik Entdeckung aus dem Large Hadron Collider in der Schweiz eine Theorie namens Supersymmetrie, die die Existenz der Teilchen voraussagt, die unter den führenden Kandidaten für dunkle Materie sind. Diese Feststellung beschränkt, die Arten von supersymmetrischen Teilchen, die vorhanden sein können, aber nicht die Supersymmetrie-Erklärung vom Tisch komplett.

Und supersymmetrische Teilchen sind nur eine von mehreren theoretisierten Teilchen die dunkle Materie erklären könnte. Sucht diese und andere unentdeckten Teilchen sind im Gange seit Jahrzehnten, obwohl keiner so weit erkannt wurden. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

"Ich glaube, wir suchen genug unterschiedlich, daß es sei denn, es etwas, das wir nur noch nicht gedacht haben überhaupt noch ist, mir scheint, wir sind sehr wahrscheinlich innerhalb der nächsten Dekade zu finden", sagte Dan Bauer, ein Physiker an der Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois arbeitet an einem der Experimente, CDM genannt.

Dunkle Materie auf der Flucht

Die führenden Experimente zur Erkennung von dunkler Materie gerade erst die Empfindlichkeitsstufen gedacht, um ausreichen, um Signale von diesen Teilchen arbeiten sollten und ihre Ergebnisse in innerhalb von etwa drei oder vier Jahre, sagte Bauer.

"Wenn wir es in der nächsten Runde von Experimenten nicht finden, ich denke, dass jeder ein wenig entmutigt werden," sagte Bauer SPACE.com.

Um dunkle Materie sein, müssen die mögliche Partikel alle neutral und stabil, und sehr selten mit anderen Arten von Materie interagieren.

Die meisten fallen in eine Kategorie der schweren Teilchen als schwach wechselwirkende massive Teilchen (WIMPs). Weicheier Logikchips von Supersymmetrie, postuliert die Existenz von schwereren Teilchen der Partner für alle bekannten Teilchen im Universum mit der gleichen elektrischen Ladung aber andere Wendung. [NASA Suche nach dunkler Materie (Video)]

Einige Experimente sind im Gange, für Weicheier zu suchen, indem man große Massen an Material, wie z. B. Xenon oder Germanium, tief unter der Erde und abgeschirmt durch die vielen Schichten des Schutzes mit dem Ziel, alle anderen Teilchen fernzuhalten. Wenn alle Partikel vorbei diese Barrieren machen und kollidieren mit den Atomen im Xenon oder Germanium, sie werden sehr wahrscheinlich Weicheier, das Denken geht.

CDM (steht für die kryogene dunkle Materie-Suche), begann in einem Tunnel unterhalb der Stanford University in Kalifornien, und ein neuer, empfindlicher Version des Projekts ist nun im Gange noch tiefer Untergrund in Minnesota Soudan Mine.

Ein weiteres WIMP-Jagd-Experiment nennt man XENON100, die neueste Iteration einer Suche basierend auf dem Gran Sasso unterirdischen Labor in Italien. Und ein neues Projekt namens LUX (große unterirdische Xenon Experiment) im Bau in der Homestake Mine in South Dakota könnte ein großer Spieler zu sein.

Mit all diesen konkurrierenden Projekten ist schließlich notwendig, wenn kein Ergebnis Glauben schenken darf.

"Die meisten Menschen im Bereich zustimmen wirst du brauchen, um Beweis dafür in mehr als ein Experiment und mehr als eine Art zu sehen, bevor jeder davon überzeugt ist," sagte Bauer.

Andere Möglichkeiten

Und Weicheier sind nicht die einzigen Kandidaten Partikel für die dunkle Materie. Eine andere mögliche Lösung für das Problem heißt das Axion. Dies ist ein theoretisierten Partikel, der auch neutral und schwach interagieren, aber vielleicht leichter als Weicheier. Daher, wenn Axionen dunkle Materie sind, es müsste viel mehr von ihnen um.

Ein Experiment der Axion dunkle Materie experimentieren (ADMX) an der University of Washington genannt verwendet einen großen supraleitenden Magneten für diese Teilchen suchen. So weit ist, dass die Suche leer sowie geworden.

Und noch seltsamer Erklärung für dunkle Materie kommt von der Idee, die winzigen verborgene Dimensionen eingewickelt in die bekannten vier Dimensionen von Raum und Zeit in unserem Universum gibt. Wenn das der Fall ist, könnte es begleiten Teilchen genannt Kaluza-Klein-Teilchen die dunkle Materie erklären. Dies wäre jedoch noch schwerer zu erkennen.

Und es ist zu früh, um noch mehr unwahrscheinlich klingende Erklärungen auszuschließen.

"Die Dinge, die wir dachten, waren höhere Wahrscheinlichkeit noch nicht aufgetaucht, so dass wir einen offenen Geist bewahren sollte" sagte theoretischen Physiker Lance Dixon von SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien.

Die dunkle Materie Hoffnung lebendig halten

Trotz der Schwierigkeiten bei der Suche nach dunkler Materie, was immer es ist, Physiker sind sagen sie nicht entmutigt.

"Ich bin ziemlich zuversichtlich, dass dunkler Materie real ist, und es attraktiv dafür ein Elementarteilchen zu tragen, scheint obwohl ich dachte, dass es möglicherweise nicht genau so", sagte Dixon. "Wir könnten nicht sein Glück, dass die Elementarteilchen, die man im Bereich der Erkennung ist."

Bauer sagte, er wurde auf CDMS für eine lange Zeit, und zugelassene denken, anfangs, dass er inzwischen etwas gefunden hätte.

"Ich denke, es ist der natürlichen Optimismus der Physiker zu denken, dass dies etwas ist, was wir tatsächlich in der Lage zu finden sein könnte," sagte er. Aber auch wenn sein Experiment nie dunklen Materie entdeckt, das allein sagt Wissenschaftler etwas Interessantes.

"Es wäre spannender, wenn wir es gesehen als wenn wir nicht, aber es ein wichtiges Ergebnis in jedem Fall ist", sagte Bauer.

Dieser Geschichte wurde zur Verfügung gestellt von SPACE.com, eine Schwester Website zu LiveScience. Clara Moskowitz auf Twitter folgen @ClaraMoskowitz oder SPACE.com @Spacedotcom . Wir sind auch auf Facebook & Google +.