Wozu einen gro\u00dfen Teilchenbeschleuniger bauen, wenn es im All viel gr\u00f6\u00dfere gibt? Supermassive schwarze L\u00f6cher k\u00f6nnten in Zukunft die Forschungsst\u00e4tten werden, an denen Wissenschaftler Erkenntnisse \u00fcber dunkle Materie gewinnen, sagen Andrew Mummery und Joseph Silk von der Johns Hopkins University. Das k\u00f6nnte den Bau teurer Anlagen auf der Erde \u00fcberfl\u00fcssig machen.<\/p>\n
Dunkle Materie macht den gr\u00f6\u00dften Teil des Universums aus, etwa 85 Prozent. Sie interagiert nicht mit Licht und bleibt deshalb verborgen. Alle bekannten Teilchen interagieren mit Licht, weshalb dunkle Materie nicht aus Standard-Teilchen bestehen kann. Alle Versuche, dieser habhaft zu werden, sind bisher gescheitert.<\/p>\n
Teilchenbeschleuniger wie der Large Hadron Collider (LHC) in Genf beschleunigen Protonen und andere subatomare Teilchen beinahe auf Lichtgeschwindigkeit und lassen sie dann miteinander kollidieren. In Energieentladungen und Zerfallsprodukten k\u00f6nnen bisher unbekannte Teilchen entdeckt werden, wie etwa 2012 das Higgs-Boson<\/a>.<\/p>\n „Eine der gro\u00dfen Hoffnungen bei Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider ist, dass sie Dunkle-Materie-Partikel erzeugen, aber wir haben bisher noch keine Beweise daf\u00fcr gesehen“, sagte Silk<\/a>. „Deshalb wird derzeit der Bau einer viel leistungsf\u00e4higeren Version diskutiert, eines Supercolliders der n\u00e4chsten Generation.“<\/p>\n Ein Supercollider wird teuer<\/p>\n Allerdings k\u00f6nnte eine solche Anlage 30 Milliarden US-Dollar kosten, der Bau 40 Jahre dauern. Mummery und Silk haben eine andere Idee: In einem Aufsatz in der Fachzeitschrift Physical Review Letters<\/a> schlagen sie vor, supermassive schwarze L\u00f6cher als Teilchenbeschleuniger zu nutzen.<\/p>\n Supermassive schwarze L\u00f6cher, die die millionen- oder gar milliardenfache Masse der Sonne haben, befinden sich oft im Zentrum einer Galaxie. Wie ein Planet dreht sich ein solches schwarzes Loch um seine Achse, allerdings aufgrund seines intensiven Gravitationsfeldes sehr viel schneller. Um ein solches schwarzes Loch rotiert eine Akkretionsscheibe aus Materie. Das schwarze Loch zieht diese an und schleudert einen Teil in Form von Plasmastrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit heraus. Diese Ereignisse k\u00f6nnten nach Ansicht der Forscher die gleichen Effekte erzeugen wie ein von Menschen gebauter Teilchenbeschleuniger.<\/p>\n Forscher auf der Erde k\u00f6nnten die Teilchenkollisionen mit Observatorien beobachten, mit denen sie schon heute kosmische Ereignisse wie Supernovae oder massive Ausbr\u00fcche schwarzer L\u00f6cher beobachten. Solche Detektoren gibt es bereits, etwa das IceCube Neutrino Observatory am S\u00fcdpol oder das Kilometer Cube Neutrino Telescope im Mittelmeer, das k\u00fcrzlich ein Neutrino mit Energierekord<\/a> erfasste.<\/p>\n „Wenn supermassive schwarze L\u00f6cher diese Teilchen durch hochenergetische Protonenkollisionen erzeugen k\u00f6nnen, dann k\u00f6nnten wir auf der Erde ein Signal erhalten, wirklich hochenergetische Teilchen, die schnell durch unsere Detektoren fliegen“, sagte Silk. „Das w\u00e4re der Beweis f\u00fcr einen neuartigen Teilchenbeschleuniger in den geheimnisvollsten Objekten des Universums, der Energien erreicht, die in keinem irdischen Beschleuniger erreicht werden k\u00f6nnen. Wir w\u00fcrden etwas mit einer merkw\u00fcrdigen Signatur sehen, das m\u00f6glicherweise Beweise f\u00fcr dunkle Materie liefert“.<\/p>\n