Dunkle Materie Gruppe

Forschungsthema Dunkle Materie

Die Gruppe Dunkle Materie forscht am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), um der Natur der "Dunklen Materie" auf die Spur zu kommen, einem der größten Rätsel des Universums. Auch wenn sich Dunkle Materie in vielen astrophysikalischen und kosmologischen Beobachtungen manifestiert, so bleibt ihre teilchenphysikalische Natur bisher verborgen. Da keines der uns bekannten Elementarteilchen aufgrund seiner Eigenschaften für die Dunkle Materie verantwortlich zeichnen kann, ist der Nachweis von Dunkle-Materie-Teilchen auch eng verknüpft mit Teilchenphysik jenseits des uns bekannten "Standardmodells der Teilchenphysik" (SM). Ein mögliches Modell einer solchen Erweiterung des SM ist die Super-Symmetrie, in der das leichteste supersymmetrische Teilchen ein exzellenter Kandidat für Dunkle Materie wäre, nämlich ein schwach wechselwirkendes massives Teilchen (Weakly Interacting Massive Particle, WIMP).

Eine vielversprechende Methode zur Entdeckung von WIMPs ist die Suche nach Stoßprozessen, in denen WIMPs aus dem galaktischen Halo an Atomkernen uns bekannter Materie streuen. Solche Streuprozesse sind extrem selten und hinterlassen nur winzige Signaturen in hochempfindlichen Detektoren. Nach diesen Prozessen wird weltweit mit immer genaueren Messmethoden gesucht.

Wir betreiben intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten (FuE) für die momentane Suche nach Dunkler Materie wie auch für die nächste Generation von Experimenten. Die Arbeitsgruppe Dunkle Materie am IKP des KIT ist Mitglied der XENON-Kollaboration (seit 2019) und beteiligt sich am Aufbau des XENONnT Experiments. Seit 2018 arbeiten wir an der Entwicklung des Nachfolge-Experiments DARWIN mit. Von 2005 bis 2020 haben wir maßgeblich zum Aufbau, Betrieb und den Datenanalysen des EDELWEISS Experiment beigetragen.