Der größte Teil des Universums bleibt unsichtbar. Astronomen haben durch Beobachtungen der Galaxienrotation berechnet, dass es im Kosmos fünfmal so viel unsichtbare "dunkle Materie" wie normale Materie geben muss.
Seit drei Jahrzehnten jagen Wissenschaftler vergeblich nach Teilchen der dunklen Materie. Nun schlagen Astrophysiker aus Europa und den USA vor, die Antwort in der tiefen Erdkruste zu suchen – direkt unter unseren Füßen.
Bisher fokussierten Experimente auf hypothetische WIMPs ("schwach interagierende massive Teilchen"). Detektoren lauschen auf Energieausbrüche bei Kollisionen mit Atomkernen, doch bisher Fehlanzeige. Existieren WIMPs gar nicht, oder fehlt es an Sensibilität?
Die innovative Idee: Spuren von WIMPs in alten Gesteinen analysieren und dunkle Materie über geologische Zeiträume nachweisen. Kollisionen könnten minimale Veränderungen in der Kristallstruktur von Mineralien verursachen.
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"Die Wechselwirkung mit dunkler Materie würde den Atomkern einige zehn bis hundert Nanometer durch den Kristall bewegen und eine Schadensspur hinterlassen", erklärt Sebastian Baum von der Universität Stockholm, Mitautor der Studie.
Das Gestein könnte bis zu einer Milliarde Jahre alt sein, mit Spuren über die gesamte Zeit. Die Methode verspricht eine 100-mal höhere Empfindlichkeit als aktuelle Detektoren.
"Wir nutzen ultratiefe Bohrlöcher, um Gestein aus 10 Kilometern Tiefe zu gewinnen", sagt Dr. Katherine Freese von der University of Michigan, ebenfalls beteiligt.
Der tiefe Ort minimiert Störsignale: Dunkle Materie dringt tief ein, kosmische Strahlung bleibt oberflächlich.
Mit Helium-Ionenstrahl-Mikroskopie suchen Experten Spuren, die 1.000-mal kürzer als ein Haar sind. Bei guter Finanzierung erwarten die Forscher erste Ergebnisse bis 2025. Erfolg würde eines der größten Rätsel der Physik lösen – Misserfolg zwingt Theorien zur Neubesinnung.