Wimps galten einst als heissester Kandidat für die Dunkle Materie. Dann erkaltete das Interesse für diese Teilchen. Jetzt kehren sie auf die Bühne zurückEs ist nur ein einziges Ereignis, das Teilchenphysiker mit einem unterirdischen Detektor gefunden haben. Aber dieses Ereignis hat es in sich.09.09.2026, 05.30 Uhr5 LeseminutenDer LUX-Zeplin-Detektor zur Suche nach Dunkler Materie wird für seinen Betrieb in einem unterirdischen Labor vorbereitet.Matthew Kapust / Sanford Underground Research FacilityEine Schwalbe macht bekanntlich noch keinen Sommer. Schaut man sich allerdings an, welche Wellen eine kürzlich erschienene Publikation von Teilchenphysikern schlägt, könnte man Zweifel an dieser Redensart bekommen: In der Publikation berichtet eine internationale Arbeitsgruppe von einem einzigen Ereignis, das die Merkmale eines Teilchens der Dunklen Materie trägt. Nach dieser hypothetischen Form der Materie wird seit langem gesucht. Ohne sie lässt sich nur schwer erklären, was Galaxien wie die Milchstrasse zusammenhält.Optimieren Sie Ihre BrowsereinstellungenNZZ.ch benötigt JavaScript für wichtige Funktionen. Ihr Browser oder Adblocker verhindert dies momentan.Bitte passen Sie die Einstellungen an.Normalerweise reden Teilchenphysiker nicht über Einzelereignisse, weil sich dahinter alles Mögliche verbergen kann. In diesem Fall ist es anders. Der vage Hinweis auf ein neues Teilchen wird zwar mit der gebotenen Vorsicht präsentiert, trotzdem sehen manche in diesem einen Ereignis einen Vorboten einer bahnbrechenden Entdeckung.Wimps fliegen durch die Erde, als gäbe es diese nichtWoraus die Dunkle Materie besteht, ist eines der grossen Rätsel der Teilchenphysik und der Kosmologie. Zu den vielversprechendsten Kandidaten gehörten lange Zeit die sogenannten Wimps (weakly interacting massive particles). Diese Teilchen sollen massereich sein und nur schwach mit der normalen Materie interagieren. Das erschwert ihren Nachweis enorm.Falls es Wimps gibt, sollten sie fast ungehindert durch die Erde hindurchfliegen, ohne die geringste Spur zu hinterlassen. Nur in ganz seltenen Fällen werden sie an einem Atomkern der normalen Materie gestreut, der dadurch einen Rückstoss erhält.Nach solchen Teilchen wird seit Jahrzehnten gesucht. Man verwendet dazu riesige Detektoren, die in unterirdischen Laboren aufgestellt werden, um die kosmische Strahlung abzuschirmen. Auch sonst unternehmen die Forscher alles Erdenkliche, um radioaktive Zerfälle oder andere Hintergrundereignisse zu minimieren, die ein Wimp vortäuschen könnten.Bisher verlief diese Suche ergebnislos. Mehrere Experimente auf der ganzen Welt suchten vergeblich nach den Signalen, die zu erwarten sind, wenn einer der Atomkerne in den voluminösen Detektoren einen Stoss durch ein Wimp erhält. Auch bei den Experimenten am Cern in Genf hat man bisher keine Hinweise auf Wimps gefunden. Deshalb zieht man bei der Suche nach Dunkler Materie inzwischen andere Teilchen-Kandidaten in Betracht. «Das Wimp ist zwar nicht tot», sagt der Teilchenphysiker Björn Penning von der Universität Zürich, «es steht aber unter Druck.»Wenn ein Wimp an einem Xenon-Atom gestreut wird, entsteht ein Lichtblitz, der an den Endkappen des Detektors nachgewiesen wird. Gleichzeitig wandern Elektronen nach oben und erzeugen einen zweiten Lichtblitz.Greg Stewart / SLAC National Accelerator LaboratoryPenning gehört zur internationalen LUX-Zeplin-Arbeitsgruppe. Diese betreibt in einem Untergrundlabor in Süddakota das bisher empfindlichste Experiment zur Suche nach Wimps. Wie andere Gruppen auch haben die Forscher in den letzten Jahren nach Ereignissen gesucht, bei denen die Atomkerne in dem mit zehn Tonnen Xenon gefüllten Detektor einen kleinen Rückstoss erhalten. Solche sanften Stösse erwartet man, wenn die Wimps auf die theoretisch einfachste Weise mit den Xenon-Atomkernen wechselwirken.Eine neue Strategie liefert ein überraschendes ResultatDie Suche brachte nicht das erhoffte Resultat. Daraufhin änderten die Forscher ihre Strategie. Sie suchten nach Ereignissen, bei denen die Xenon-Atomkerne einen relativ starken Rückstoss erfahren. Das ist dann zu erwarten, wenn die Wechselwirkung der Wimps mit einem Atomkern von ihrem Impuls abhängt oder wenn die Wimps bei der Streuung in einen Zustand höherer Energie angeregt werden. Man wisse nicht, wie ein Wimp mit einem Atomkern wechselwirke, sagt Penning. Deshalb habe man alle theoretisch denkbaren Formen der Wechselwirkung in Betracht gezogen.Diese veränderte Suchstrategie machte sich bezahlt. Bei der Auswertung der Daten, die das Lux-Zeplin-Experiment zwischen März 2023 und April 2024 gesammelt hatte, stach ein einzelnes Ereignis hervor. Das wäre noch nicht der Rede wert. Aber das Ereignis wurde in einem Bereich entdeckt, in dem es so gut wie keine Hintergrundereignisse geben sollte. «Wir haben alle Möglichkeiten in Betracht gezogen», sagt Penning. «Aber wir haben keinen bekannten Effekt gefunden, der das Ereignis erklären könnte.»Von einer Entdeckung zu sprechen, wäre allerdings verfrüht. Davon sprechen Teilchenphysiker erst, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass es sich bei dem Ereignis um eine zufällige Fluktuation handelt, kleiner als 0,0003 Prozent ist. Dieses Kriterium erfüllt das Ereignis bei weitem nicht. Die Wahrscheinlichkeit für einen statistischen Ausreisser liegt bei 0,5 Prozent, ist also ziemlich gross. In der Teilchenphysik gibt es viele Beispiele für deutlich überzeugendere Hinweise, die durch weitergehende Messungen nicht bestätigt werden konnten.Gemessen daran ist die Resonanz auf das Ergebnis gross. Auf der ganzen Welt berichteten Medien über die Publikation. «Auch die Physikerkollegen reagieren erstaunlich positiv auf das Resultat», sagt Penning. Bisher habe noch niemand einen offensichtlichen Fehler in der Analyse entdeckt.Die Angst vor einer Blamage schwingt mitDie Angst, etwas Offensichtliches zu übersehen, schwingt in der Teilchenphysik immer mit. Manche Physiker erinnern sich noch an die Neutrinos, die 2011 vermeintlich mit Überlichtgeschwindigkeit vom Cern nach Italien sausten. Später stellte sich heraus, dass das sensationelle Resultat durch ein locker sitzendes Kabel vorgetäuscht worden war. In der LUX-Zeplin-Arbeitsgruppe habe man über solche Fälle gesprochen, sagt Penning. Deshalb habe man sich bei der Analyse der Daten viel Zeit gelassen.Bei der Interpretation des Ergebnisses bleibt Penning zurückhaltend. Ein einziges Ereignis sei in jeder Hinsicht zu wenig. Es reiche nicht für eine Entdeckung. Und es reiche nicht, um Aussagen über die Eigenschaften des Teilchens zu machen, das möglicherweise den starken Rückstoss des Atomkerns verursacht habe.Die LUX-Zeplin-Arbeitsgruppe will deshalb weitere Daten auswerten, die bereits gesammelt wurden. Die Hoffnung ist, dass man weitere Ereignisse mit einer grossen Rückstossenergie findet.Mindestens ebenso interessant ist, zu welchem Ergebnis andere Experimente kommen. Dazu gehört zum Beispiel das Xenon-nT-Experiment, das in einem Untergrundlabor nach Dunkler Materie sucht. «Wir schauen ebenfalls nach Ereignissen mit einer grossen Rückstossenergie», sagt die Teilchenphysikerin Laura Baudis von der Universität Zürich, die an dem Experiment beteiligt ist. Noch sei die Analyse aber nicht fertig.Während sich die experimentell arbeitenden Teilchenphysiker in Zurückhaltung üben, sind ihre Theoretiker-Kollegen in heller Aufregung. Seit der Bekanntgabe des Ergebnisses sind auf dem von Teilchenphysikern genutzten Server für Vorabveröffentlichungen Dutzende von teilweise exotischen Erklärungsversuchen für das Ereignis präsentiert worden.Das zeugt von einer gewissen Verzweiflung. Seit dem Nachweis des Higgs-Teilchens im Jahr 2012 haben Teilchenphysiker keine bedeutende Entdeckung mehr gemacht. Nirgendwo zeichnet sich ab, wie es mit der Teilchenphysik weitergehen könnte und woraus die Dunkle Materie bestehen könnte. In dieser Situation kann man der Verlockung erliegen, aus einer Schwalbe einen Sommer zu machen.Passend zum Artikel