Teilchendetektor im All

Alpha-Magnet-Spektrometer sucht nach Spuren von Antimaterie und Dunkler Materie im Kosmos

Internationale Raumstation
Internationale Raumstation

Washington (USA) - Wenn am 29. April die Raumfähre "Endeavour" zu ihrem letzten Flug aufbricht, hat sie eine besondere Fracht an Bord: das Alpha-Magnet-Spektrometer AMS. Der 1,5 Milliarden US-Dollar teure, 6,9 Tonnen schwere Detektor ist das bislang wichtigste wissenschaftliche Experiment an Bord der Internationalen Raumstation ISS. Die Forscher wollen mit dem AMS energiereiche Teilchen erforschen, die aus den Tiefen des Alls zur Erde kommen. Sie hoffen, in diesem Teilchenstrom Hinweise auf Antimaterie und auf Dunkle Materie zu finden.

Die physikalischen Gesetze sind symmetrisch - deshalb sollte beim Urknall Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden sein. Doch Materie und Antimaterie vernichten sich gegenseitig - übrig bleibt nur Strahlung. Demnach sollte es im Kosmos heute eigentlich nur noch Strahlung geben und keine Materie. Da das aber offensichtlich nicht so ist, suchen die Physiker nach einer Erklärung. Vielleicht gibt es im Kosmos getrennte Regionen aus Materie und Antimaterie. Oder es gibt ein bisher unbekanntes Phänomen, das Materie gegenüber Antimaterie bevorzugt. Mit früheren Experimenten konnten die Forscher ausschließen, dass es in einem Umkreis von 30 Millionen Lichtjahren größere Ansammlungen von Antimaterie gibt. AMS könnte diese Grenze nun weit nach außen schieben - bis an den Rand des sichtbaren Kosmos. Findet AMS keine Antimaterie, dann muss es eine grundlegende Asymmetrie in den Naturgesetzen geben.

Die Physiker hoffen außerdem, mit AMS Hinweise auf die rätselhafte Dunkle Materie zu finden. Rund 80 Prozent der Masse im Kosmos ist dunkel und verrät sich nur über ihre Schwerkraft. Woraus die Dunkle Materie besteht, wissen die Forscher bislang nicht. Zu den aussichtsreichsten Kandidaten zählen hypothetische Elementarteilchen namens Neutralinos. Da die Teilchen der Dunklen Materie aber kaum mit normaler Materie reagieren und sich entsprechend schwer nachweisen lassen, sucht AMS nicht nach den Neutralinos selbst, sondern nach normalen Teilchen, die bei Zusammenstößen von Neutralinos entstehen. Erste Hinweise auf solche Teilchen - zum Beispiel Positronen, elektrisch positive Gegenstücke der Elektronen - haben bereits frühere Experimente geliefert. Nun hoffen die Forscher, dass AMS diese Hinweise bestätigt - oder widerlegt und damit die Neutralinos als Erklärung für die Dunkle Materie aus dem Rennen wirft.