30 spannende Fakten über Dunkle Materie

Nahe welcher Stadt steht der LHC, an dem Forscher Dunkle Materie zu erzeugen hoffen?

Erzeugte Teilchen wären nicht direkt messbar, weil Dunkle Materie vermutlich weder elektromagnetisch noch über die starke Wechselwirkung mit herkömmlicher Materie interagiert.

Welche Auszeichnung hätte Vera Rubin nach Ansicht vieler Wissenschaftler hochverdient?

Erhalten hat sie unter anderem 1993 die National Medal of Science, 1996 die Goldmedaille der Royal Astronomical Society und 2002 den Gruber-Preis für Kosmologie.

Welcher störende Hintergrund wird im Untergrundlabor bei der Suche nach WIMPs abgeschirmt?

Als WIMPs bezeichnet man schwach wechselwirkende massereiche Teilchen, die einige Theorien als Kandidaten für die Dunkle Materie bevorzugen.

Welcher Wechselwirkung unterliegen WIMPs außer der Schwerkraft?

Die Abkürzung steht für „Weakly Interacting Massive Particles“. Solche bislang unbeobachteten Elementarteilchen lassen sich mit einer hierarchischen Entstehung des Universums vereinbaren.

Wievielmal so hoch wie der Anteil sichtbarer Materie ist der Anteil Dunkler Materie im All?

Auch Photonen und Neutrinos tragen zur Energiedichte des Universums bei, sind aber gleichmäßig verteilt und an den beobachteten Gravitationseffekten nicht wesentlich beteiligt.

Welchen Galaxientyp untersuchte Vera Rubin seit 1960 auf die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne?

Die Sterne müssten mit zunehmendem Abstand zum Zentrum viel langsamer umlaufen, als sie es tatsächlich tun. Seitdem wurde die Dunkle Materie ernst genommen.

Zu welcher Teilchengruppe gehören Protonen und Neutronen, die gewöhnliche Materie aufbauen?

Baryonische Dunkle Materie kann höchstens einen Teil der gesamten Dunklen Materie stellen; ein größerer Anteil muss nichtbaryonisch sein.

In welchem Land steht das 2020 nach Vera Rubin benannte Observatorium?

Die National Science Foundation benannte das zuvor als Large Synoptic Survey Telescope (LSST) bekannte Projekt posthum nach der 2016 verstorbenen Astronomin.

Was müsste die Umlaufgeschwindigkeit der Sterne laut Keplers drittem Gesetz nach außen hin tun?

Messungen der Doppler-Verschiebung zeigen stattdessen, dass die Geschwindigkeit konstant bleibt oder sogar ansteigt – ein Hinweis auf Masse, die weder als Sterne noch als Staub oder Gas sichtbar ist.

Welche Eigenschaft heißer Gase schließt sie als Erklärung für Dunkle Materie aus?

Übrig bleibt höchstens kaltes Gas. Dagegen spricht, dass es sich durchaus erwärmen kann und selbst riesige Gasmengen nicht die benötigte Masse aufbringen könnten.

Welche Struktur aus Dunkler Materie um eine Galaxie nahm Vera Rubin als Erklärung an?

Rubin und Kent Ford fanden Umlaufgeschwindigkeiten, die mit der Entfernung vom Zentrum fast gleich bleiben, statt wie erwartet zu sinken.

Um etwa welchen Faktor ist die Masse eines Protons größer als die eines Elektrons?

Protonen und Neutronen bestimmen deshalb in guter Näherung die Masse gewöhnlicher Materie, obwohl es ebenso viele Elektronen wie Protonen gibt.

Wie viel Prozent des Universums macht Dunkle Materie laut Planck-Weltraumteleskop aus?

Den größten Teil stellt die Dunkle Energie. Gewöhnliche Materie wie Atome ist etwa zur Hälfte selbstleuchtend, etwa als Sterne; der Rest sind Planeten und vor allem kaltes Gas.

Warum galten Neutrinos lange als naheliegende Kandidaten für heiße Dunkle Materie?

Nach neueren Erkenntnissen reicht ihre maximale Masse jedoch nicht aus, um das Phänomen zu erklären.

Welchen Galaxienhaufen sah Fritz Zwicky 1933 nicht allein durch sichtbare Materie gebunden?

Der Haufen besteht aus über 1000 Einzelgalaxien mit großer Streuung der Einzelgeschwindigkeiten und entfernt sich im Mittel mit 7.500 km/s.

Welche Theorie verdoppelt die Anzahl der Elementarteilchen gegenüber dem Standardmodell?

Ihre hypothetischen Teilchen sind meist instabil und zerfallen in das leichteste unter ihnen, das LSP – möglicherweise das leichteste der vier Neutralinos.

Welcher Galaxienhaufen lieferte 2006 den bislang stärksten Hinweis auf Dunkle Materie?

Verglichen wurden dort der Gravitationslinseneffekt, die Verteilung der Galaxien und die Röntgenemission.

In welchem italienischen Untergrundlabor arbeitet das XENON Dark Matter Project?

Trifft ein WIMP auf Xenon, erwartet man die Freisetzung von Szintillationslicht und von Elektronen durch Ionisation.

Wofür steht das „C“ in der Abkürzung MACHO für mögliche Objekte Dunkler Materie?

Zu den MACHOs zählen Braune Zwerge. Man nimmt heute an, dass solche Objekte nur einen kleinen Teil der Dunklen Materie ausmachen.

Welches hypothetische Teilchen soll das verschwindende Dipolmoment des Neutrons erklären?

Problematisch ist dieses verschwindende elektrische Dipolmoment in der Quantenchromodynamik; das Teilchen gilt zugleich als Kandidat für nichtbaryonische Dunkle Materie.

Von wem stammt die umstrittene MOND-Hypothese der Modifizierten Newtonschen Dynamik?

Nach ihr gilt die Äquivalenz von träger und schwerer Masse bei extrem kleinen Beschleunigungen nicht mehr.

Welcher Niederländer vermutete 1932 Dunkle Materie in der Scheibe der Milchstraße?

Er schloss dies aus der Anzahldichte und der Geschwindigkeitsverteilung verschiedener Sternpopulationen senkrecht zur Scheibe.

Das Wievielfache der sichtbaren Masse hält laut Fritz Zwicky einen Galaxienhaufen zusammen?

Seine Hypothese, die fehlende Masse liege als Dunkle Materie vor, stieß seinerzeit in der Fachwelt auf breite Ablehnung.

Wie hoch ist der gesamte Materieanteil an der Energiedichte des Universums ungefähr?

Baryonische Materie kommt nur auf etwa 5 %; das folgt aus Theorie und Beobachtungen zur primordialen Nukleosynthese und zum kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Welche Himmelskörper kommen als Quelle des Positronenüberschusses jenseits von 10 GeV infrage?

Als andere Deutung gilt die Paarvernichtung kollidierender Dunkle-Materie-Teilchen; auch spezielle Effekte während der Ausbreitung der Teilchen kommen infrage.

Welche Fusion kann in Braunen Zwergen anstelle der Wasserstofffusion ablaufen?

Grund ist der geringe Druck in ihrem Inneren. Deshalb leuchten diese Himmelskörper nicht im sichtbaren Spektrum.

Bei welchem Physiker promovierte Vera Rubin 1954 an der Georgetown University?

Zuvor hatte sie 1948 am Vassar College den Bachelor und 1951 an der Cornell University den Master gemacht.

In welcher Galaxie enthalten viele größere Kugelsternhaufen überwiegend Dunkle Materie?

Gemeint sind Kugelsternhaufen mit über 1 Mio. Sonnenmassen in der auch als NGC 5128 bekannten Galaxie.

Aus welchem Material bestehen die gekühlten Einkristalle des COSINUS-Experiments?

Die Kristalle dienen in dem 2016 begonnenen Experiment als Szintillator und enthalten zugleich ein hochempfindliches Kalorimeter.

Welche Energie hat die 2014 gemeldete, zuvor unentdeckte Röntgen-Spektrallinie ferner Galaxien?

Die Linie könnte einen Hinweis auf die Natur der Dunklen Materie geben, deren Teilchen zerfallen und dabei Röntgenstrahlen aussenden könnten.