Wie Dunkle Materie mit dem menschlichen Körper interagiert

Eine der großen Herausforderungen in der Kosmologie besteht darin, die Natur der sogenannten fehlenden Masse des Universums zu verstehen.

Astronomen wissen seit langem, dass Galaxien durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, eine Kraft, die von der Masse einer Galaxie abhängt. Galaxien drehen sich auch und erzeugen eine Kraft, die dazu führt, dass diese Masse auseinanderfliegt.

Die Galaxien, die Astronomen sehen können, werden bei ihrer Rotation nicht auseinandergerissen, vermutlich weil sie genug Gravitation erzeugen, um dies zu verhindern.



Aber das wirft ein Rätsel auf. Astronomen können sehen, wie viel sichtbare Masse es in einer Galaxie gibt, und wenn sie alles zusammenzählen, gibt es nirgendwo genug für die erforderliche Schwerkraft. Also muss etwas anderes diese Kraft erzeugen.

Eine Idee ist, dass die Gravitation auf der galaktischen Skala stärker ist und so natürlich die zusätzliche Kraft liefert, um Galaxien zusammenzukleben.

Eine andere ist, dass die Galaxien mit Materie gefüllt sein müssen, die Astronomen nicht sehen können, der sogenannten dunklen Materie. Damit die Zahlen funktionieren, muss dieses Zeug etwa 80 Prozent der Masse der Galaxien ausmachen, also sollte es eine Menge davon geben. Also, wo ist es?

Physiker haben mit Detektoren verschiedener Art versucht, dies herauszufinden, und mehr als eine Gruppe sagt, sie habe Beweise dafür gefunden, dass dunkle Materie unser Sonnensystem in noch größeren Mengen füllt, als viele Theoretiker erwarten. Wenn sie Recht haben, pflügt sich die Erde und alles auf ihr in diesem Moment durch ein dichtes Meer aus dunkler Materie.

Katherine Freese von der University of Michigan in Ann Arbor und Christopher Savage von der Stockholm University in Schweden skizzieren heute, was dies für uns Menschen bedeutet, da wir uns auch durch diesen dichten Nebel aus dunklem Zeug drängen müssen.

Wir wissen, dass dunkle Materie, was auch immer es ist, nicht sehr stark mit gewöhnlicher Materie wechselwirkt, da wir sonst ihre Auswirkungen bereits erkannt hätten.

Obwohl also jede Sekunde Milliarden von Teilchen der Dunklen Materie durch uns hindurchgehen müssen, passieren die meisten ungehindert. Hin und wieder kollidiert man jedoch mit einem Kern in unserem Körper. Aber wie oft?

Freese und Savage berechnen, wie oft Kerne in einem durchschnittlich großen Fleischklumpen mit Teilchen aus dunkler Materie kollidieren sollten. Mit durchschnittlicher Größe meinen sie einen 70 kg schweren Fleischklumpen, der hauptsächlich aus Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff besteht.

Sie sagen, dass Dunkle Materie am wahrscheinlichsten mit Sauerstoff- und Wasserstoffkernen im Körper kollidiert. Und angesichts der gängigsten Annahmen über Dunkle Materie wird dies wahrscheinlich etwa 30 Mal im Jahr passieren.

Aber wenn die neuesten experimentellen Ergebnisse stimmen und Wechselwirkungen zwischen Dunkler Materie häufiger als erwartet auftreten, wird die Zahl der Kollisionen zwischen Mensch und Dunkler Materie viel höher sein. Freese und Savage berechnen, dass es für jeden Menschen auf dem Planeten etwa 100.000 Kollisionen pro Jahr geben muss.

Das bedeutet, dass Sie beim Lesen dieses Beitrags wahrscheinlich einige Male getroffen wurden.

Freese und Savage machen keine Schätzung der möglichen Auswirkungen auf die Gesundheit, die diese Hintergrundrate von Kollisionen haben könnte. Das hängt von der Energie und Bewegung eines Kerns ab, nachdem er getroffen wurde, und davon, welche Art von Schaden er im nahe gelegenen Gewebe anrichten könnte.

Es muss sicherlich ein winziges Risiko pro Mensch darstellen, aber was sind die Auswirkungen für die gesamte Bevölkerung? Das wäre ein interessanter nächster Schritt für einen Biophysiker mit ein wenig freier Rechenzeit.

Ref: arxiv.org/abs/1204.1339 : Kollisionen der Dunklen Materie mit dem menschlichen Körper

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