Die Dunkle Materie ist ein mysteriöses Phänomen. Wir wissen nicht, wie sie aussieht und woraus sie besteht. Physiker sind aber überzeugt, dass sie existiert, denn die Wirkung ihrer Anziehungskraft lässt sich an vielen Beispielen im Kosmos beobachten. Das sichtbare Weltall – wir selbst, die Planeten und Sterne – macht 25 Prozent der gesamten Masse im Universum aus. Die restlichen 75 Prozent seiner Masse bestehen aus Dunkler Materie.

Dass sie über die Gravitation wechselwirkt, gibt den Forschern immerhin einen Hinweis, wie schwer ihre Teilchen sein könnten. Man ging bisher davon aus, dass ihre Masse zwischen 10^-24 eV und 10²⁸ eV liegen müsste. Das ist ein riesiger Bereich, der 52 Größenordnungen umfasst und beim Bruchteil eines Neutrinos beginnt und weit oberhalb aller bekannten Teilchen endet. Forschern um Professor Xavier Calmet von der School of Mathematical and Physical Sciences an der University of Sussex ist es nun gelungen, eine genauere Schätzung dafür abzugeben.

Ihre Ergebnisse, die im März in der Fachzeitschrift Physics Letters B veröffentlicht werden, grenzen den Bereich möglicher Massen für Teilchen der Dunklen Materie radikal ein und helfen, die Suche nach der Dunklen Materie in Zukunft zu fokussieren. Die Forscher der University of Sussex nutzten die Tatsache, dass die Schwerkraft auf die Dunkle Materie genauso wirkt wie auf das sichtbare Universum, um die untere und obere Grenze der Masse der Dunklen Materie zu berechnen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Dunkle Materie weder “ultraleicht” noch “superschwer” sein kann, wie einige Theorien behaupten, es sei denn, eine noch unentdeckte Kraft wirkt ebenfalls auf sie ein. Das Team ging von der Annahme aus, dass die einzige Kraft, die auf die Dunkle Materie wirkt, die Schwerkraft ist, und berechnete, dass die Teilchen der Dunklen Materie eine Masse zwischen 10^-3 eV und 10⁷ eV haben müssen. Das sind dann nur noch zehn Größenordnungen.

Was die Entdeckung noch bedeutsamer macht: Falls sich herausstellt, dass die Masse der Dunklen Materie doch außerhalb des vom Sussex-Team vorhergesagten Bereichs liegt, dann beweist dies auch, dass eine zusätzliche Kraft – neben der Gravitation – auf die Dunkle Materie wirken muss.