Hexaquark d*(2380): ein neuer Kandidat für die Dunkle Materie

Eines der großen Rätsel unseres Universums besteht in der Frage, woraus Dunkle Materie besteht. Dass sie existiert, ergibt sich aus mehrerren Hinweisen der Astronomen, u.a. was Eigenheiten der Rotation von Galaxien betrifft. Immerhin 63 Prozent des Materieanteils des Kosmos müssten demnach die Dunkle Materie ausmachen, von deren Natur die Physiker bisher keine Ahnung haben.

Klar ist nur, dass Dunkle Materie lediglich über de Gravitation mit normaler Materie wechselwirkt. In Frage kommen u.a. sogenannte WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles, schwach wechselwirkende massive Teilchen) die zur kalten dunklen Materie gehören. Allerdings kommen die Forscher auf der Suche nach ihnen nur langsam voran. Es gelingt ihnen bisher nur, mehr und mehr Kandidaten auszuschließen, was es allmählich unwahrscheinlicher macht, dass sie bereits auf der richtigen Spur sind.

In einem Beitrag im Journal of Physics stellen Forscher nun einen neuen Kandidaten vor. Es handelt sich um einen sogenannten Hexaquark: ein Teilchen, das aus sechs Quarks besteht, den Grundbausteinen vieler Elementarteilchen. Je drei Up- und Down-Quarks, ihre leichtesten Varianten, verbinden sich dabei zum d*(2380)-Hexaquark. Lange galten Hexaquarks als hypothetisch; 2014 wude in Jülich mit dem d*(2380) das erste entdeckt. d*(2380) hat 2380 MeV Masse und ist damit zwar schwerer, aber wegen seiner Zusammensetzung kompakter als ein Proton, der Kern des Wasserstoff-Atoms.

Warum würde es sich als Kandidat für die Dunkle Materie eignen? Hexaquarks sind Bosonen, Teilchen mit ganzzahligem Spin. Sie dürfen quantenphysikalisch alle denselben Zustand einnehmen. Gäbe es sehr viele von ihnen, könnten sie quasi einen See bilden, und wir würden außer ihrer gravitativen Wirkung nichts von ihnen bemerken. In ihrem Paper zeigen die Forscher, dass d*(2380) jedenfalls kurz nach dem Urknall in großen Mengen entstanden sein könnte. Sie schlagen auch Wege vor, wie man das experimentell beweisen könnte. Zerfälle von d*(2380) würden in der Erdatmosphäre zum Beispiel wie Wirkungen kosmischer Strahlung erscheinen. Allerdings besitzen sie keine Vorzugsrichtung, wodurch man sie unterscheiden könnte.

Der große Vorteil von d*(2380) wäre, dass man dann keine neuartige Physik bräuchte – die Mechanismen zur Entstehung von Hexaquarks lassen sich mit vorhandener Physik herleiten.

Ein hypothetisches Hexaquark, das aus drei verschiedenen, je doppelt vorhandenen Quarks besteht. d*(2380) besteht nur aus zwei Quark-Flavors.

 

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  • Das alles interessiert mich sehr

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.

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