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AMS-Experiment Licht ins Dunkel der Dunklen Materie?

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Neue, umfangreiche Ergebnisse des AMS-Experiments auf der Internationalen Raumstation ISS liefern ein vertieftes Verständnis des Ursprungs und der Natur der kosmischen Strahlung und beleuchten Fragen zu der Existenz der Dunklen Materie.

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Das sieben Tonnen schwere und 1,5 Milliarden Euro teure Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) auf der Internationalen Raumstation ISS haben zehn Jahre lang mehr als 500 Forscher und Ingenieure aus 16 Ländern entwickelt.
Das sieben Tonnen schwere und 1,5 Milliarden Euro teure Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) auf der Internationalen Raumstation ISS haben zehn Jahre lang mehr als 500 Forscher und Ingenieure aus 16 Ländern entwickelt.
(Bild: RWTH Aachen )

Aachen, Jülich – Die jüngsten Ergebnisse der Vermessung hochenergetischer Elektronen und Positronen auf der Internationalen Raumstation ISS hat der Sprecher des AMS-Projektes, Nobelpreisträger und Ehrendoktor der RWTH Aachen, Professor Dr. Samuel C.C. Ting im September am Forschungszentrum CERN vorgestellt. Die Ergebnisse basieren auf etwa 41 Milliarden mit dem Teilchendetektor AMS aufgezeichneten Ereignissen. Sie liefern ein vertieftes Verständnis des Ursprungs und der Natur der kosmischen Strahlung und beleuchten Fragen zu der Existenz der Dunklen Materie. An den Forschungsarbeiten sind unter der Leitung von Professor Dr. Stefan Schael Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich im Rahmen der Sektion JARA-FAME maßgeblich beteiligt.

Hinweise auf neue Positronenquelle

Etwa 10 Millionen der vom Teilchendetektor AMS in den letzten drei Jahren gemessenen 41 Milliarden Ereignisse kosmischer Strahlung wurden als Elektronen und Positronen identifiziert. Dabei hat AMS den Positronen-Anteil, das heißt das Verhältnis der Anzahl gemessener Positronen zur Gesamtsumme der Positronen und Elektronen, im Energiebereich von 0,5 bis 500 Giga-Elektronenvolt (GeV) gemessen. Ab einer Energie von 8 GeV steigt dieser Anteil rapide an und hat wie jetzt erstmals gezeigt werden konnte ein Maximum bei etwa 275 GeV. Dies deutet auf eine neue Quelle von Positronen hin.

Die präzise Messung des Positronen-Anteils könnte entscheidende Hinweise zum Verständnis des Ursprungs der Dunklen Materie liefern. Kollisionen von Teilchen der Dunklen Materie können einen Positronen-Überschuss erzeugen. Kollisionen der gewöhnlichen kosmischen Strahlung mit dem interstellaren Medium haben zur Folge, dass der Positronen-Anteil bei steigender Energie kontinuierlich abnimmt, was den heute vorgestellten Ergebnissen von AMS widerspricht.

Ein neues physikalisches Phänomen

Je nach den Eigenschaften der Dunklen Materie hat der überschüssige Positronen-Anteil eine ganz eigene Signatur. Die veröffentlichten Ergebnisse lassen auf die Beobachtung eines neuen physikalischen Phänomens schließen. Die Ergebnisse sind mit der Existenz eines Neutralinos, eines möglichen Teilchens der Dunklen Materie, vereinbar. Um festzustellen, ob das beobachtete neue Phänomen tatsächlich auf die Existenz Dunkler Materie zurückzuführen ist oder auf andere astrophysikalische Quellen wie beispielsweise Pulsare, werden weitere Messungen mit AMS durchgeführt. Diese sollen die Rate der Abnahme des Positronen-Anteils jenseits des nun nachgewiesenen Maximums bestimmen, sowie den Anteil der Antiprotonen in der kosmischen Strahlung vermessen. Über die Ergebnisse dieser Messungen wird in Zukunft berichtet.

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