Hamburg. Dunkle Materie könnte im Universum fünfmal so häufig vorkommen wie normale Materie. Wissenschaftler wissen bisher aber sehr wenig über sie. Am Forschungszentrum Desy in Hamburg wurde nun ein Experiment gestartet, das Licht ins Dunkel bringen könnte.

Mit einem extrem empfindlichen Experiment will ein Forschungsteam nach besonders leichten Teilchen suchen, aus denen die mysteriöse Dunkle Materie aufgebaut sein könnte. Das Projekt „Alps II“ startete am Dienstag, wie das Deutsche Elektronen-Synchrotron (Desy) in Hamburg mitteilte. Gesucht würden sogenannte Axionen oder axionartige Teilchen, die nur extrem schwach mit bekannter Materie reagieren sollen, so dass sie bei Beschleuniger-Experimenten nicht gefunden werden können.

In der vorderen Hälfte der 250 Meter langen „Alps“-Anlage sollen Lichtteilchen (Photonen) mit Hilfe von Spiegeln in einem Magnetfeld gehalten werden. Der hintere Bereich ist durch eine lichtdichte Wand abgetrennt. Ein Detektor soll anzeigen, wenn dort doch ein Photon auftauchen sollte. Der Nachweis eines solchen Lichtteilchens hinter der lichtdichten Wand würde nach Annahme der Forscher die Existenz von Axionen belegen. Denn nur durch die zeitweise Umwandlung in so ein ultraleichtes Teilchen könne ein Photon die Wand durchdringen.

Wegen des Versuchsaufbaus nennen die Forschenden das Projekt auch „Licht-durch-die-Wand-Experiment“. „Die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Photon in ein Axion und wieder zurückverwandelt, ist allerdings trotz all unserer Techniktricks sehr klein - vergleichbar damit, dass man gleichzeitig mit 33 Würfeln einen Pasch wirft“, sagte Desy-Forscher Axel Lindner, Projektleiter und Sprecher der „Alps“-Kollaboration.

Die in zehn Jahren Bauzeit entstandene Anlage bietet eine Reihe von Superlativen: Der Lichtdetektor sei so empfindlich, dass er ein einzelnes Lichtteilchen pro Tag nachweisen könne, hieß es vom Desy. Auch die Präzision des Spiegelsystems für das Licht sei rekordverdächtig: „Der Spiegelabstand darf relativ zur Wellenlänge des Laserlichts höchstens um den Bruchteil eines Atomdurchmessers variieren.“ Für das Experiment werden 24 große, supraleitende Magnete auf minus 269 Grad gekühlt.

Mit ersten Veröffentlichungen von Ergebnissen aus „Alps“-Messungen rechnet das Desy für das Jahr 2024. Beteiligt sind unter anderem auch das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und das Institut für Gravitationsphysik der Leibniz Universität in Hannover sowie die Cardiff University (Großbritannien).

Axionen könnten - so es sie wirklich gibt - die Bausteine der rätselhaften Dunklen Materie sein, die nach aktuellen Berechnungen rund fünfmal so häufig im Universum vorkommt wie die normale, sichtbare Materie.