Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die dunkle Seite des Universums

31.03.2006


Internationales EDELWEISS II-Experiment zur Untersuchung der dunklen Materie wird im Untergrundlabor von Modane, Frankreich, aufgebaut

... mehr zu:
»Detektor »Detektoren »Materie »WIMP

Das Universum ist nach heutigem Erkenntnisstand nur zu einem kleinen Teil für uns sichtbar. Der größte Anteil seiner Masse besteht aus so genannter dunkler Energie und dunkler Materie. Der Untersuchung der dunklen Materie dient das Experiment EDELWEISS II, das zurzeit von einer internationalen Wissenschaftlergruppe in einem Untergrundlabor in den französischen Alpen aufgebaut wird. EDELWEISS II wird am 31. März 2006 eingeweiht.

Die Messungen aus Rotationskurven von Galaxien und der Expansionsrate des Universums legen nahe, dass wir nur einen kleinen Teil der Materie im Kosmos sehen: rund 4 % bilden die sichtbare Materie, aus der die Sonnen der Galaxien bestehen. Der große Rest ist für uns nicht direkt sichtbar und besteht aus dunkler Energie (rund 73 %) und dunkler Materie (rund 23 %). Diese dunkle Materie kann aus sehr leichten Teilchen, beispielsweise Neutrinos, oder aus sehr massereichen, noch unbekannten neuen Teilchen bestehen. So wird im Forschungszentrum Karlsruhe gerade das Experiment KATRIN aufgebaut, um zu klären, wie groß die Masse der Neutrinos ist. Der vermutlich deutlich größere Anteil der dunklen Materie wird jedoch den so genannten WIMPs zugeschrieben. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles = schwach wechselwirkende schwere Partikel) sind geheimnisvolle und bisher spekulative Partikel, die von Modellen der Elementarteilchenphysik vorhergesagt werden und die sich in unserer Milchstraße in großer Anzahl befinden sollten. In einem Untergrundlabor in den französischen Alpen gehen Wissenschaftler aus Frankreich, Deutschland und Russland mit dem Experiment "EDELWEISS II" auf die Suche nach diesen galaktischen WIMPs.


Die Detektoren bestehen aus hochreinen Germaniumkristallen und werden fast auf den absoluten Nullpunkt (auf 0,02 Kelvin, entsprechend -273,13° Celsius) abgekühlt. In diesen Detektoren - so genannten Bolometern - müsste gelegentlich ein WIMP mit einem Germanium-Atomkern zusammenstoßen. Die dabei freiwerdende Energie versetzt den Germaniumkristall in Schwingung; dies löst eine geringe, aber messbare Temperaturerhöhung aus. Außerdem werden durch den Rückstoß des Germaniumkerns elektrische Ladungen erzeugt, die gleichzeitig gemessen werden.

Die erwarteten Zählraten sind äußerst gering (eventuell nur einige Ereignisse pro Jahr und Kilogramm Detektormaterial). Deshalb müssen die Wissenschaftler sehr viel Aufwand betreiben, um unerwünschte Störsignale auszuschließen. EDELWEISS II (EDELWEISS steht für Expérience pour DEtecter Les WIMPs En Site Souterrain) entsteht tief unter der Erde, in einer Experimentierhalle des Untergrundlabors von Modane im Frejus-Tunnel in den französischen Alpen. Hier schirmen 1700 Meter Gestein den größten Teil der kosmischen Strahlen ab.

"Was von der kosmischen Strahlung im Untergrund noch übrig bleibt - weniger als ein Millionstel aller Myonen, die an der Erdoberfläche ankommen - wird von einem 100 m2 großen System von Detektoren des Forschungszentrums Karlsruhe aufgespürt und kann die Messungen nicht mehr stören", erklärt Dr. Klaus Eitel, der im Institut für Kernphysik des Forschungszentrums Karlsruhe für dieses Experiment verantwortlich ist. "Andere Strahlung, die aus dem umliegenden Gestein kommt, wird durch massive Blei- und Polyethylenplatten abgeschirmt. Außerdem haben wir für alle kritischen Bauteile des Experiments Materialien mit extrem niedriger Radioaktivität ausgewählt."

Das Herzstück des Experiments ist ein Kryostat mit 100 Litern Volumen, der die Germaniumdetektoren auf einer Temperatur von 0,02 Kelvin hält. Derzeit ist er mit 8 Bolometern bestückt, in der ersten Jahreshälfte wird die erste Ausbaustufe mit 28 Bolometern vollendet werden. Ab 2007 soll die Anzahl der Detektoren um weitere 90 steigen. Mit einer Gesamtmasse von dann 30 kg Germanium steigert das EDELWEISS II-Experiment die Sensitivität für den Nachweis von WIMPs um einen Faktor 100 und kann damit viele Modellvorhersagen der Elementarteilchenphysik überprüfen.

Die EDELWEISS-Kollaboration besteht aus sechs französischen Forschergruppen, einem russischen Team, dem Forschungszentrum Karlsruhe sowie der Universität Karlsruhe. Sie bringt Spezialisten sehr unterschiedlicher Disziplinen wie Elementarteilchenphysik, Festkörperphysik, Astrophysik und Tieftemperaturphysik zusammen. Das Vorläufer-Experiment (EDELWEISS I) konnte bis 2002 die bis dahin sensitivste Suche nach dunkler Materie durchführen und dabei zeigen, dass die eingesetzte Technik, die nun Basis des EDELWEISS II-Experimentes ist, die Erwartungen erfüllte.

Die Arbeiten werden unterstützt durch das Virtuelle Institut für Dunkle Materie und Neutrinos VIDMAN, das aus dem Impuls- und Vernetzungsfond der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert wird.

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Inge Arnold | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Berichte zu: Detektor Detektoren Materie WIMP

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern
21.11.2017 | Universität Wien

nachricht ESO-Beobachtungen zeigen, dass der erste interstellare Asteroid mit nichts vergleichbar ist, was wir bisher kennen
21.11.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie