03.11.2017

Dunkle Materie zieht Menschen an

Am weltweiten „Dark Matter Day“ luden Hochenergiephysiker/innen der ÖAW in das WUK „Stadt Beisl“. Zahlreiche Wissenschaftsfans kamen, um bei einem Bier mehr über die Dunkle Materie, das Universum und riesige Teilchenbeschleuniger zu erfahren.

Die Plätze in dem überschaubaren Lokal sind alle besetzt, wer zu spät kommt, muss heute Abend stehen. Mit so einem Ansturm hat Christoph Schwanda, stellvertretender Direktor des Instituts für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW), nicht gerechnet. „Wir werden im nächsten Jahr einen größeren Raum suchen müssen“, scherzt der Physiker. „Es ist aber ein großartiges Zeichen von der Stadt Wien, dass sich so viele Menschen für die großen Fragen der Physik interessieren“, ergänzt Gianluca Inguglia, Physiker am Institut und einer der Hauptinitiatoren des „Dark Matter Day“ der ÖAW am 31. Oktober, bei dem Bürgerinnen und Bürger Gelegenheit haben, Fragen rund um die Dunkle Materie zu stellen. Also jener unsichtbaren Masse, die einen großen Teil des Universums ausmacht.

Auf der Suche nach dem Unsichtbaren

„Alles, was wir sehen, können wir auch erklären. Diese sichtbare Materie, die Licht reflektiert, macht aber gerade einmal fünf Prozent des gesamten Universums aus. Das heißt also, 95 Prozent kennen wir nicht“, erläutert die Physikerin Suchita Kulkarni in einem von fünf Kurzreferaten.

 

Die sichtbare Materie macht gerade einmal fünf Prozent des gesamten Universums aus. Das heißt also, 95 Prozent kennen wir nicht.

 

In diesen erklären die jungen Wissenschaftler/innen des ÖAW-Instituts dem physikbegeisterten Publikum vor allem, wie Forschungsinstitute weltweit versuchen, Dunkle Materie nachzuweisen. Dass es sie gibt, ist heute unbestritten: Sie hält etwa unsere Galaxie zusammen, die sonst aufgrund der starken Rotationswirkung auseinanderfallen müsste, so die Erklärung. Das heißt, sie muss demnach mit sichtbarer Materie gravitativ wechselwirken. Was Dunkle Materie aber ist, weiß man nicht.

Schütteln und Öffnen der Blackbox

Einige der bekanntesten Experimente, die versuchen, das herauszufinden, befinden sich am Kernforschungszentrum CERN in der Schweiz, an dem auch das Institut für Hochenergiephysik forscht. Am CERN werden Protonen mit Höchstgeschwindigkeit im sogenannten Large Hadron Collider (LHC) miteinander kollidiert, wie der ÖAW-Teilchenphysiker Alberto Escalante Del Valle erklärt. Dadurch erhofft man sich Hinweise auf unbekannte Teilchen, die auf Dunkle Materie hindeuten bzw. sie erklären.

 

 

Gianluca Inguglia wiederum erläutert in wenigen Minuten, wie das Belle II-Experiment am japanischen Forschungszentrum KEK funktioniert. Hier will man ab 2018 die Welt außerhalb des Standardmodells der Physik mithilfe des neuen Teilchenbeschleunigers SuperKEKB beschreiben.

„Man muss sich vorstellen, man hat eine Box und möchte wissen, was drin ist. Am CERN öffnet man die Box und sieht sich den Inhalt an. Am KEK hingegen versuchen wir, die Box so oft zu schütteln, bis wir dahinter kommen, was sich im Inneren befindet“, erklärt Inguglia das Prinzip. Genauer gesagt versucht man am japanischen Forschungszentrum, möglichst viele Teilchenkollisionen herbeizuführen und den anschließenden Zerfall der erzeugten „B-Mesonen“-Teilchen genau zu studieren. Wohingegen man beim LHC auf die Erzeugung größtmöglicher Energie setzt.

1.400 Meter unter der Erde

Das dritte Experiment, das an diesem Abend vorgestellt wird, bevor die Beislgäste Gelegenheit hatten, den Physiker/innen Fragen bei speziell gebrautem „Dunklen Materie“-Bier zu stellen, ist das CRESST-Experiment in Gran Sasso, Italien.  Hier wird versucht, die Interaktion zwischen dunkler und sichtbarer Materie direkt zu messen – in diesem Fall mit einem leuchtenden Kalziumwolframat-Kristall.

„Es ist ein wenig ironisch: Wir suchen etwas aus dem Universum, begeben uns dafür aber in ein Untergrundlabor in einer Tiefe von 1.400 Metern unterhalb des Gran Sasso Massivs“, meint der ÖAW-Physiker Florian Reindl. Grund dafür ist, dass diese Interaktionen sehr schwach und dadurch auch selten sind. Um sie dennoch aufspüren zu können, braucht man hochsensible Detektoren, die nicht etwa durch starke kosmische Strahlungen gestört werden dürfen, so Reindl, der einen leuchtenden Kalziumwolframat-Kristall in einer Kiste mitgebracht hat. Einer der Publikumsmagneten an diesem Abend.

 

Es ist ein wenig ironisch: Wir suchen etwas aus dem Universum, begeben uns dafür aber in ein Untergrundlabor in einer Tiefe von 1.400 Metern unterhalb des Gran Sasso Massivs in Italien.

 

Nach gut einer halben Stunde mit Kurzvorträgen, stürzen sich die wissbegierigen Teilnehmer/innen ins Getümmel. An allen Tischen wird philosophiert, ge- sowie hinterfragt. „Beeinflusst Gravitation auch Licht?“ „Was sind die genauen Abläufe am CERN und wie wird die Forschung finanziert?“ „Gibt es eine Verbindung zwischen der Erforschung von Gravitationswellen und jenen Experimenten, die nach Dunkler Materie suchen?“ „Wie viel Rechenleistung ist dafür notwendig?“

Die Fragen sind vielseitig, ebenso bunt gemischt ist auch das Publikum, das sie stellt. „Wenn man sich ansieht, wer heute alles gekommen ist: Pensionisten, junge Studierende, Schüler, Frauen und Männer allen Alters – Physiker oder einfach nur interessierte Menschen. Es ist wunderbar und wir werden das auf jeden Fall wiederholen“, lautet das Fazit von ÖAW-Forscher Gianluca Inguglia.