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Sie sind in uns und um uns herum, doch sehen oder fühlen können wir sie nicht: Die Rede ist von den Teilchen, aus denen die Dunkle Materie besteht. Zur Beruhigung des Publikums versicherte die Physikerin Laura Baudis im Talk im Turm, dass die Teilchen für Menschen absolut ungefährlich seien. Etwa hunderttausend davon treffen pro Sekunde auf einen Quadratzentimeter Haut – und gehen durch uns hindurch, ohne dass wir etwas davon merken.
Die Faszination, bisher nur theoretisch beschreibbare physikalische Phänomene experimentell zu erkunden, stand im Mittelpunkt des ebenso informativen wie unterhaltsamen Podiumsgesprächs, das von den Redaktoren des UZH Magazins, Thomas Gull und Roger Nickl, geleitet wurde.
Die sogenannte Dunkle Materie macht rund ein Viertel der Masse des gesamten Universums aus. Die Teilchen, aus denen die Dunkle Materie besteht, konnten bisher aber noch nicht nachgewiesen werden. Ohne sie wirklich zu kennen, taufte man sie Weakly Interacting Passive Particles, kurz WIMPs. Im Gegensatz etwa zu Protonen sind sie elektrisch neutral und interagieren nur schwach mit anderer Materie, weshalb sie so schwierig zu erkennen und zu isolieren sind. Sie trotzdem dingfest zu machen ist das grosse Ziel der Astroteilchenphysikerin Laura Baudis.
Zusammen mit einem internationalen Team führt sie Experimente in einem Tunnel durch, tief unter dem Gran-Sasso-Massiv in Italien. Unter grösstmöglichem Ausschluss äusserer Einflüsse will sie hier die Kollision der WIMPs mit dem Edelgas Xenon testen, das dreimal dichter als Wasser ist. Der gerade erst installierte 3,5-Tonnen-Detektor soll schon bald durch einen hundertmal empfindlicheren 50-Tonnen-Detektor ersetzt werden. Die UZH-Professorin Laura Baudis leitet das internationale Konsortium, das ihn entwickelt.
Boten aus der Urzeit des Universums
Wie Laura Baudis befasst sich auch Philippe Jetzer mit einem schwierig zu messenden Phänomen: den Gravitationswellen, deren Existenz Einstein vor hundert Jahren vorausgesagt hat. Bei kosmischen Kollisionen von schwarzen Löchern werden starke Gravitationswellen ausgesendet. Sie sind so etwas wie Boten aus der Urzeit des Universums.
Im Vergleich zu anderen physikalischen Kräften wie dem Elektromagnetismus sind Gravitationswellen sehr schwach und daher auch nur schwer messbar. Der erstmalige Nachweis von Gravitationswellen liegt erst einige Monate zurück, er gelang im September 2015. Am 11. Februar 2016 veröffentlichte das Laser-Interferometrie-Gravitations-Observatorium in Harvard (LIGO) die Messergebnisse. Eine wissenschaftliche Sensation.
Messungen im All
Im Unterschied zum LIGO-Projekt, das auf der Erde operiert, will Philippe Jetzer die Gravitationswellen vom Weltall aus messen, was weitaus genauere Ergebnisse verspricht. Der UZH-Professor ist einer der massgeblichen Köpfe des LISA-Projekts (Laser Interferometer Space Antenna for the Detection of Gravitational Waves), das im All eine Art Riesenteleskop errichten will.
Ein wichtige Etappe auf dem Weg zu diesem hochambitionierten Ziel stellt die LISA-Pathfinder-Mission dar. Der Satellit Lisa Pathfinder wurde im Dezember 2015 ins All geschossen. Er soll die Technik zum Nachweis von Gravitationswellen im All testen. Mittlerweile befindet er sich an seinem Bestimmungsort 1.5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. «Pathfinder hat bisher alle Hoffnungen erfüllt», versicherte Jetzer im Talk im Turm.
Die präzise Messung von Graviationswellen wird es ermöglichen, bisher nicht direkt wahrnehmbare kosmische Ereignisse wie die Fusion von schwarzen Löchern detailliert zu beschreiben. Mit etwas Glück, sagte Jetzer, wird man mithilfe der Messung von Gravitationswellen bis an den Anfang des Universums zurückblicken können.
