Die Vermessung des Universums: Wie die Physik von morgen den letzten Geheimnissen auf der Spur ist (German Edition)

hindurchgehen. Die Detektoren sind deshalb so ausgelegt, dass sie entweder sehr kalt oder sehr empfindlich sind, um die kleinen Wärme- oder Energieabgaben von dunklen Materieteilchen aufzuzeichnen, die fast unmerklich zurückprallen.
    Die sehr kalten Anlagen, die als kryogene Detektoren bezeichnet werden, entdecken den kleinen Wärmebetrag, der abgestrahlt wird, wenn ein dunkles Materieteilchen in den Apparat eintritt. Ein kleiner Wärmebetrag, der einem bereits heißen Detektor hinzugefügt wird, wäre zu schwer zu bemerken, aber mit speziell entworfenen kalten Detektoren kann die winzige Wärmeabgabe absorbiert und aufgezeichnet werden. Kryogene Detektoren werden mit einem kristallinen Absorber wie z.B. Germanium hergestellt. Experimente dieser Art umfassen die Cryogenic Dark Matter Search (CDMS), CRESST und EDELWEISS.
    Die andere Kategorie von Experimenten mit direkter Registrierung bezieht sich auf Detektoren, die mit verflüssigtem Edelgas arbeiten. Obwohl die dunkle Materie nicht direkt mit Licht wechselwirkt, kann die Energie, die einem Xenon- oder Argonatom hinzugefügt wird, wenn ein dunkles Materieteilchen auf es trifft, zu einem charakteristischen Szintillationsblitz führen. Experimente mit Xenon beinhalten unter anderem XENON100 und LUX und die anderen Experimente mit verflüssigtem Edelgas ZEPLIN und ArDM.
    Alle, die den theoretischen und experimentellen Forschungskreisen angehören, brennen darauf, zu wissen, was die neuen Ergebnisse aus diesen Experimenten sein werden. Ich hatte das Glück, bei einer Tagung über dunkle Materie am KITP in Santa Barbara dabei zu sein, die im Dezember 2009 von zwei führenden Experten für dunkle Materie, Doug Finkbeiner und Neal Weiner, veranstaltet wurde, als das CDMS, eines der empfindlichsten Experimente zur Feststellung dunkler Materie, gerade neue Ergebnisse veröffentlichen sollte. Außer dass sie junge und großgewachsene Zeitgenossen sind, die ihre Promotion gemeinsam in Berkeley machten, zeigten Doug und Neal ein großartiges Verständnis im Hinblick auf Experimente mit dunkler Materie und deren mögliche Auswirkungen. Neal hatte einen stärkeren Hintergrund in der Elementarteilchenphysik, und Doug hatte mehr Forschung in der Astrophysik gemacht, aber sie trafen beim Thema der dunklen Materie zusammen, als klarwurde, dass Untersuchungen dunkler Materie sich auf beide Disziplinen beziehen würden. Bei der Tagung hatten sie schon ein führendes theoretisches und experimentelles Fachwissen gesammelt.
    Der fesselndste Vortrag des Tages fand am Morgen meiner Ankunft statt. Harry Nelson, Professor an der University of California in Santa Barbara, sprach über ein Jahr alte CDMS-Ergebnisse. Sie werden sich vielleicht fragen, warum ein Vortrag über alte Ergebnisse so viel Aufmerksamkeit auf sich ziehen sollte. Der Grund dafür war, dass jeder Konferenzteilnehmer wusste, dass das Experiment nur drei Tage später neue Daten veröffentlichen würde. Und es waren Gerüchte in Umlauf, dass die Naturwissenschaftler, die am CDMS-Experiment arbeiteten, tatsächlich zwingende Belege für eine Entdeckung gefunden hatten. Daher wollten alle das Experiment genauer verstehen. Jahrelang hatten sich Theoretiker zwar Vorträge über die Feststellung dunkler Materie angehört, aber sie waren in erster Linie an den Ergebnissen interessiert und hatten den Einzelheiten nur oberflächlich Aufmerksamkeit geschenkt. Da nun aber eine mögliche Entdeckung dunkler Materie unmittelbar bevorstand, wollten die Theoretiker begierig mehr erfahren. Später in jener Woche wurden die Ergebnisse veröffentlicht und enttäuschten die stark übertriebenen Erwartungen der Zuhörer. Aber zum Zeitpunkt des Vortrags waren alle gefesselt. Harry schaffte es unerschütterlich, seinen Vortrag zu halten trotz der vielen bohrenden Fragen nach den in Kürze zu veröffentlichenden Ergebnissen.
    Da es sich um eine zweistündige informelle Präsentation handelte, konnten wir Teilnehmer jederzeit unterbrechen, wenn es notwendig war, um so viel wie möglich zu verstehen. Der Vortrag widmete sich auf gelungene Weise Fragen, die die Zuhörer, die zumeist aus Elementarteilchenphysikern bestanden, verwirrend fanden. Harry, der als Elementarteilchenphysiker, und nicht als Astronom ausgebildet war, sprach dieselbe Sprache wie wir.
    Bei diesen außergewöhnlich schwierigen Experimenten mit Bezug auf dunkle Materie steckt der Teufel im Detail. Harry machte das überdeutlich. Das CDMS-Experiment beruht auf fortgeschrittener