Die Suche nach der Dunklen Materie

Von Ulf-Peter Busse

Bergedorf.
Sie ist eines der ganz großen Rätsel der Physik: Dunkle Materie scheint unser Universum mindestens ebenso stark zu beeinflussen, wie die für uns sichtbaren Bestandteile. Aber was sind das für unbekannte Teilchen da draußen? Sind sie vielleicht längst mitten unter uns?

Zwei Jahre hat Astrophysiker Matthias Schwarz (33) mit Hilfe des riesigen Oskar-Lühning-Teleskops (OLT) der Sternwarte nach Antworten gesucht und das Thema zu seiner Doktorarbeit gemacht. Erstmals ist es dafür sogar gelungen, eine Kooperation zwischen dem Bergedorfer Observatorium und den Forschern des Teilchen-Beschleunigers DESY in Klein Flottbek einzugehen. "Ein zukunftsweisendes Joint Venture", schwärmt Astrophysiker Prof. Dr. Günter Wiedemann, Instrumenten-Experte der Sternwarte und Doktorvater von Matthias Schwarz.

Auch wenn beide für die Kooperation viele bürokratische Hindernisse aus dem Weg räumen mussten, haben sie nie aufgegeben: "Die Verbindung von Astrophysik und Quantenmechanik, also der Wissenschaft der Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten der winzigsten Bestandteile der Materie, ist ideal", betont Prof. Wiedemann. "Vor allem für die Suche nach Dunkler Materie, die gerade zum wichtigsten Forschungsgebiet der Physik avanciert. Denn allen ist klar, dass es sie geben muss - doch noch weiß niemand, woraus sie besteht."

Matthias Schwarz hat sich dieser großen Unbekannten mit einem vier Meter langen Teleskop an die Fersen geheftet. Auf das riesige Fernrohr des OLT montiert, richtete er die Apparatur auf die Sonne, erzeugte im Inneren seines Teleskops ein Vakuum und verschloss es lichtdicht. Unten montierte er einen extrem lichtempfindlichen Sensor - und wartete ab, wie viel Dunkle Materie er einfangen kann.

Seine Idee: Die "versteckten Photonen" entstehen in der Sonne, quasi als Gegenstück zu den unendlich vielen Lichtteilchen, den sogenannten Photonen, als Teil des sichtbaren Sonnenlichts. Dabei sind beide eigentlich identisch, nur dass sie zwischen sichtbarem und unsichtbarem Zustand hin und her wechseln können. Dunkle Materie hat physikalisch zudem die Eigenschaft, nie reflektiert zu werden. Sie kann durch alle Gegenstände hindurch fliegen, als wären diese gar nicht da.

Tatsächlich rasten solche Teilchen auch durch Matthias Schwarz' Teleskop und wurden genau in dem Augenblick sichtbar, als sie im Vakuum waren. Allerdings passierte das rechnerisch nur alle drei Stunden - zu selten, um gegen mögliche Ungenauigkeiten der Messung zu bestehen.

Dennoch findet das Ergebnis weltweit Beachtung, beschert dem künftigen Dr. rer. nat. sogar eine Veröffentlichung im renommierten Journal for Cosmology and Astroparticle Physiks. "Matthias Schwarz ist der Nachweis gelungen, dass versteckte Photonen sehr wahrscheinlich keinen großen Anteil an der Dunklen Materie ausmachen", lobt Prof. Wiedemann. "Damit geht die Suche weiter. Denn es gibt noch einen ganzen Zoo möglicher Teilchen, die für die unsichtbare Masse infrage kommen."

Matthias Schwarz wird nach ihnen aber nicht mehr suchen: Sobald er den Titel offiziell in der Tasche hat, wechselt er in die Wirtschaft. "Mich interessiert der Bereich Unternehmensberatung", verrät der Physiker.