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Mit Zucker auf Dunkle-Materie-Suche?
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Physik
astronews.com
24. Februar 2026
Die Natur der Dunklen Materie liegt noch immer im
Verborgenen. Als Kandidaten kommen Teilchen unterschiedlicher Massen in Frage.
Seit einiger Zeit sucht man nach sehr leichten Dunkle-Materie-Teilchen, für die
neuartige Nachweismethoden entwickelt werden müssen. Nun wurde zum ersten Mal
mit Zucker als Detektormaterial experimentiert.
Saccharose-Kristalle an einem Nylonfaden. Sie haben sich
in einem Reagenzglas mit einer hochkonzentrierten Zuckerlösung
gebildet.
Foto: Beatrice Mauri / MPP [Großansicht] |
CRESST ist ein Experiment, das für leichte WIMPs (Weakly Interacting Massive
Particles) Dunkle-Materie-Teilchen ausgelegt ist. Das Nachweisprinzip basiert
auf einem Verhalten, das man von Kugeln beim Billardspiel kennt: Trifft ein
Dunkle-Materie-Teilchen auf einen der Atomkerne im Kristall, prallt dieser
zurück. Die Energie des Rückstoßes lässt sich als minimaler Temperaturanstieg
und als schwaches Licht messen.
Für den Nachweis von leichter Dunkler Materie werden spezielle
Detektormaterialien gebraucht, wie Federica Petricca, Wissenschaftlerin am
Max-Planck-Institut für Physik und Sprecherin von CRESST erklärt: "Wir sind
ständig auf der Suche nach neuen geeigneten Materialien. Je leichter deren
Atomkerne sind, umso besser. Denn ein sehr leichtes Dunkle-Materie-Teilchen kann
einen schweren Atomkern kaum aus der Ruhe bringen, genauso wenig wie eine
Murmel, die auf eine Bowlingkugel prallt."
Ihre Überlegungen brachten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf
ganz normalen Haushaltszucker, Saccharose. "Der Gedanke schien uns zunächst
abwegig, denn es gab keinerlei Hinweise auf vorherige Tests", berichtet Petricca.
Dabei ist das Material nahezu perfekt: Kristallzucker besitzt neben Kohlenstoff
und Sauerstoff insgesamt 22 Wasserstoffatome. Und mit nur einem Proton ist
Wasserstoff das leichteste Element, das es gibt. Allerdings wird Dunkle Materie
wohl nicht mit Würfelzucker aus dem Supermarkt entdeckt werden. "Da wir für
unsere Experimente besonders reine und große Kristalle benötigen, müssen wir sie
in einem aufwendigen Verfahren, das mehrere Wochen dauert, selbst züchten",
erläutert Petricca.
Die Zuckerstücke wurden mit Temperatur- und Lichtsensoren ausgestattet und
einer radioaktiven Quelle ausgesetzt. Am Kristall ließ sich tatsächlich ein
Lichtsignal und ein Temperaturanstieg verzeichnen. "Das Ergebnis hat uns selbst
überrascht, denn Saccharose bildet einen eher weichen Kristall", so Petricca.
"Günstiger sind Materialien mit einem festen Kristallgitter, da es nach einer
Teilchenkollision zu einer größeren Temperaturänderung kommt."
Dennoch ist das Team sehr zufrieden mit seinem kreativen, "süßen" Ansatz:
"Wir haben erstmals gezeigt, dass Zucker sich grundsätzlich als Material für den
Nachweis Dunkler Materie eignet", fasst Petricca das Ergebnis der Studie
zusammen. "Allerdings wird sich erst nach vielen weiteren Tests und im Vergleich
mit anderen Materialien zeigen, ob ein Detektor aus Saccharose zu realisieren
ist."
Über ihre Untersuchung berichtet das Team in einem Fachartikel, der in den
IEEE Transactions on Applied Superconductivity erschienen ist.
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