Ein Zeichen, im Moment
Ein Lichtblitz. Zap! Ein Energieimpuls, der in einem Tank mit flüssigem Xenon, eineinhalb Kilometer unter der Erde in South Dakota, in der Nacht des 16. Juni 2023 registriert wurde. Drei Jahre später tritt das Team, das ihn entdeckt hat, an die Öffentlichkeit, um davon zu berichten. „Wir haben die Dunkle Materie entdeckt“, würden sie sagen, wenn es sich um ein Science-Fiction-Werk handeln würde. In der Realität haben die Forscher erklärt: „Momentan ist es eine Beobachtung, die eine Validierung benötigt“.
Der verwendete Detektor heißt LZ (LUX-ZEPLIN) und hat die Mission, Dunkle Materie aufzuspüren. Diese unsichtbare Substanz, die weder Licht emittiert noch absorbiert, macht etwa 85 % der gesamten Materie des Universums aus. Wir wissen seit den dreißiger Jahren, dass sie existiert, als Fritz Zwicky berechnete, dass sich Galaxienhaufen zu schnell für die sichtbare Materie drehten, die sie enthielten. In den siebziger Jahren bestätigte dies Vera Rubin durch die Messung der Rotationskurven von Spiralgalaxien. Neunzig Jahre später wissen wir immer noch nicht, was sie ist.
Eine klassische Hypothese sind die WIMPs, die englische Abkürzung für ‚schwach wechselwirkende massereiche Teilchen‘. Es wären schwere Teilchen, die theoretisch beobachtbar wären, wenn sie mit einem Atomkern zusammenstoßen. Um diese Stöße zu detektieren, füllte das LZ-Team einen Tank mit zehn Tonnen ultrareinem Xenon, vergrub ihn in einer alten Goldmine und umgab ihn mit Abschirmungsschichten, um das gesamte kosmische Rauschen zu filtern. In zweihundertzwanzig Tagen der Beobachtung hob sich ein Blitz vom Hintergrund ab: ein nuklearer Rückstoß von 248 keV (eine fliegende Mücke trägt millionenfach mehr kinetische Energie), kompatibel mit einer WIMP von etwa 1.000 GeV, tausendmal schwerer als ein Proton.
Die von den Forschern untersuchte Wahrscheinlichkeit, dass diese Beobachtung real und signifikant ist, erreicht noch nicht die Standards des Fachbereichs. Daher die lange Überprüfung der Daten und die Vorsicht des wissenschaftlichen Teams. Die Bestätigung wird, falls sie kommt, von anderen Experimenten stammen: XENON, dem italienischen Nationalen Labor Gran Sasso, und PandaX, einem chinesischen Teilchendetektor in Jinping.
Das Team erkennt eine weitere methodische Schwäche an. Üblicherweise injizieren die Analysten zur Vermeidung von Verzerrungen falsche Ereignisse in ihre eigenen Daten und identifizieren diese erst am Ende: Dies ist die Technik des Salting, eine Methode, um sich zum Arbeiten im Blindflug zu zwingen, ähnlich der Verabreichung neuer Medikamente während klinischer Studien. Diesmal deckten die simulierten Ereignisse nicht den Hochenergiebereich ab, in dem der fragliche Blitz auftrat. Dies entwertet das Ergebnis nicht, erfordert aber mehr Vorsicht.
Dieser Blitz, der drei Jahre der Prüfung bedurfte, um die Öffentlichkeit zu erreichen, mag immer noch nichts bedeuten. Aber die Tatsache, dass wir auf eine Bestätigung warten müssen und ihn nicht sofort akzeptieren, ist das, was Wissen von Gerüchten unterscheidet. In einem Bereich, in dem das Studienobjekt die kosmologische Materie des Universums ist, kommt es auf ein Jahr früher oder später nicht an.