Dunkle Materie kann häufiger als gedacht mit Atomen in Ihrem Inneren kollidieren

Angebliche Verteilung der Dunklen Materie im Universum

Die vermeintliche Verteilung der Dunklen Materie im Universum (Bildnachweis: NASA/UNC)





Unsichtbare Teilchen der Dunklen Materie können regelmäßig unseren Körper durchdringen, und laut einer neuen Berechnung könnten jedes Jahr Dutzende bis Tausende dieser Teilchen mit Atomen in unserem Inneren kollidieren.

Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass die Strahlung durch diese Auswirkungen Krebs verursacht, fügten die Ermittler hinzu.

Dunkle Materie ist eines der größten wissenschaftlichen Geheimnisse unserer Zeit – eine unsichtbare Substanz, von der angenommen wird, dass sie fünf Sechstel aller Materie im Universum ausmacht. Wissenschaftler glauben, dass es aus Dingen bestehen könnte, die als schwach wechselwirkende massive Teilchen bezeichnet werden, oder WIMPs , die normalerweise mit der Schwerkraft interagieren, aber sehr schwach mit allen anderen bekannten Kräften des Universums.



Seine geisterhafte Natur macht es äußerst schwierig, direkt zu beweisen, ob Dunkle Materie wirklich existiert oder was seine Eigenschaften wirklich sind. Dunkle Materie gilt weitgehend als immateriell, ihre Anwesenheit ist nur durch die von ihr ausgeübte Anziehungskraft nachweisbar.

Obwohl angenommen wird, dass Teilchen der Dunklen Materie nur sehr selten mit normaler Materie wechselwirken, sollten die Erde und alles auf ihr durch ein dichtes Meer aus Dunkler Materie rasen, wobei jede Sekunde Milliarden dieser Teilchen durch uns rauschen. Obwohl die große Mehrheit dieser Teilchen uns direkt durchdringen würde, ohne eines der Atome zu treffen, aus denen unser Körper besteht, wären einige Kollisionen wahrscheinlich. Und die Nachwirkungen solcher Einschläge könnten Licht in die Natur der Dunklen Materie bringen. [ Galerie: Dunkle Materie im ganzen Universum ]

Wissenschaftler berechneten, wie oft Teilchen der Dunklen Materie mit Atomkernen in Körpern von Erwachsenengröße kollidieren sollten – Fleischklumpen mit einer Masse von etwa 70 Kilogramm, die größtenteils aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff bestehen.



Dunkle Materie sollte am häufigsten mit den Wasserstoff- und Sauerstoffkernen im Körper kollidieren – erstere machen 60 Prozent der Atome im Körper aus, während letztere etwa 60 Prozent der Masse des Körpers ausmachen. Angesichts der gängigsten Annahmen, was Dunkle Materie ist, sollten jährlich etwa 35 Stöße zwischen Teilchen der Dunklen Materie und Atomen in Ihrem Körper stattfinden.

Wenn die neuesten Modelle jedoch korrekt sind und Wechselwirkungen mit Dunkler Materie häufiger auftreten als bisher angenommen, könnte es für jeden Menschen auf der Erde jährlich etwa 100.000 Kollisionen geben.

„Bevor wir diese Berechnungen anstellten, hatte ich den Eindruck, dass im Durchschnitt in etwa 100 Jahren ein WIMP einen der Kerne eines menschlichen Körpers treffen würde. Tatsächlich habe ich immer Witze über die „WIMP-Todestheorie“ gemacht“, sagte die Forscherin Katherine Freese, eine theoretische Physikerin an der University of Michigan in Ann Arbor. 'Stattdessen stellt sich heraus, dass die Anzahl der WIMP-Interaktionen so viel häufiger wäre – bis zu einer pro Minute.'



Obwohl neuere Forschungen darauf hindeuten, dass unsere Ecke des Universums tatsächlich nicht in dunkler Materie getaucht ist, fand Freese diese Arbeit nicht überzeugend. „Die Sterne, die sie betrachteten, liegen 1,5 bis 4 Kiloparsec (4.892 bis 13.046 Lichtjahre) unter der galaktischen Ebene – nicht in der Nähe der Sonne“, sagte Freese. 'Ich würde ihrer Hochrechnung auf die Solar-Nachbarschaft nicht trauen, die auf vielen Annahmen beruht.'

Die Forscher berechneten auch, ob die Energie, die beim Aufprall von dunkler Materie auf den menschlichen Körper freigesetzt wird, Krebs verursachen könnte.

'Wir haben herausgefunden, dass WIMPs für den menschlichen Körper harmlos sind', sagte Freese.

'WIMPs sind eindeutig eine Strahlungsquelle, und ihre Kollisionen könnten im Prinzip für den Menschen gefährlich sein', sagte Freese. „Wir haben jedoch festgestellt, dass die Antwort nein lautet. Andere natürlich vorkommende Strahlungsquellen aus Radon und kosmischer Strahlung sind für uns ein viel größeres Problem. Dies ist nicht unerwartet, da WIMPs nur über schwache Wechselwirkungen interagieren, während kosmische Strahlung geladene Teilchen sind und somit elektromagnetische Wechselwirkungen aufweisen, die viel häufiger auftreten und mehr Energie austauschen.'

Freese und ihr Kollege Christopher Savage planen, ihre Ergebnisse bei der Zeitschrift Physical Review Letters einzureichen.

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