WOHER WISSEN WIR, DASS DUNKLE MATERIE EXISTIERT?

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Dunkle Materie kann von keinem unserer Instrumente gesehen oder erkannt werden. Woher wissen wir also, dass sie wirklich existiert?

Stellen Sie sich vor, das Universum wäre ein Kuchen, und Sie würden ihn in leckere Portionen schneiden, die den Proportionen entsprechen. Der größte Teil des Kuchens, 68%, würde in dunkle Energie fließen, diese mysteriöse Kraft, die die Expansion des Universums beschleunigt. 27% würden in die Dunkle Materie gehen, die mysteriöse Materie, die Galaxien umgibt und nur durch die Schwerkraft interagiert. Nur 5% dieser Torte würden in die normale Materie fließen, aus der Sterne, Planeten, Gas, Staub und Menschen bestehen.

Dunkle Materie hat diesen Namen erhalten, weil sie in keiner Weise mit regulärer Materie zu interagieren scheint. Es kollidiert nicht damit und absorbiert keine Energie daraus. Wir können es mit keinem unserer Instrumente sehen oder erkennen. Wir wissen nur, dass es dort ist, weil wir die Wirkung seiner Schwerkraft sehen können.

Nun könnten Sie sagen, wenn wir nicht wissen, was dieses Ding ist, und wir es nicht erkennen können. Woher wissen wir, dass es tatsächlich da ist? Ist es nicht wahrscheinlich nicht da, wie Drachen? Woher wissen wir, dass dunkle Materie tatsächlich existiert, wenn wir keine Ahnung haben, was sie tatsächlich ist?

Oh, es ist da. Tatsächlich wissen wir so ziemlich alles, dass es existiert. Dunkle Materie wurde bereits in den 1930er Jahren von Fritz Zwicky theoretisiert, um die Bewegung von Galaxienhaufen zu erklären. Die modernen Berechnungen wurden jedoch von Vera Rubin in den 1960er und 70er Jahren durchgeführt. Sie berechnete, dass sich Galaxien schneller drehten als sie sollten. So schnell, dass sie sich wie ein Karussell, das Kinder auswirft, auseinander reißen sollten.

Rubin stellte sich vor, dass jede Galaxie in einem riesigen Lichthof aus dunkler Materie steckte, der die Schwerkraft lieferte, um die Galaxie zusammenzuhalten. Aber es gab keine Möglichkeit, dieses Zeug tatsächlich zu entdecken, also schlugen Astronomen andere Modelle vor. Vielleicht funktioniert die Schwerkraft in großen Entfernungen nicht so, wie wir glauben.

Aber in den letzten Jahren sind Astronomen immer besser darin geworden, dunkle Materie zu erkennen, allein durch die Wirkung ihrer Schwerkraft auf den Weg, den das Licht beim Durchqueren des Universums nimmt. Während sich Licht durch eine Region dunkler Materie bewegt, wird sein Weg durch die Schwerkraft verzerrt. Anstatt eine gerade Linie zu ziehen, wird das Licht hin und her gebogen, je nachdem, wie viel dunkle Materie durchgelassen wird.

Und hier ist der erstaunliche Teil. Astronomen können dann Regionen dunkler Materie am Himmel kartieren, indem sie nur die Verzerrungen im Licht betrachten und dann rückwärts arbeiten, um herauszufinden, wie viel dazwischenliegende dunkle Materie vorhanden sein müsste, um sie zu verursachen.

Diese Techniken sind so ausgefeilt, dass Astronomen ungewöhnliche Situationen entdeckt haben, in denen Galaxien und ihre dunkle Materie voneinander entfernt wurden. Oder Galaxien der dunklen Materie, die nicht genug Gas haben, um Sterne zu bilden. Sie sind nur riesige Klumpen dunkler Materie. Astronomen verwenden sogar dunkle Materie als Gravitationslinsen, um weiter entfernte Objekte zu untersuchen. Sie haben keine Ahnung, was dunkle Materie ist, können sie aber trotzdem als Teleskop verwenden.

Sie haben noch nie ein Teilchen der dunklen Materie eingefangen und sie nicht im Labor untersucht. Eine der nächsten Aufgaben des Large Hadron Collider wird es sein, Partikel zu erzeugen, die den Eigenschaften der Dunklen Materie entsprechen, wie wir sie verstehen. Selbst wenn der LHC keine dunkle Materie erzeugt, wird dies dazu beitragen, die aktuellen Theorien einzugrenzen, und hoffentlich den Physikern helfen, sich auf die wahre Natur dieses Geheimnisses zu konzentrieren.

So funktioniert Wissenschaft. Jemand bemerkt etwas Ungewöhnliches, und dann schlagen die Leute Theorien vor, um es zu erklären. Die Theorie, die der Realität am besten entspricht, wird als richtig angesehen. Wir leben in einer modernen Welt, in der bereits seit Hunderten von Jahren so viele wissenschaftliche Theorien bewiesen wurden: Keime, Schwerkraft, Evolution usw. Aber mit dunkler Materie leben Sie in einer Zeit, in der dies ein Rätsel ist. Und wenn wir Glück haben, werden wir sehen, dass es in unserem Leben gelöst ist. Oder vielleicht gibt es doch keine dunkle Materie und wir sind dabei, etwas völlig Neues über unser Universum zu lernen. Wissenschaft, es liegt ganz bei Ihnen.