Maximilian Bayerlein

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Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 2. Teilchen der dunklen Materie 3. Das Neutrino als Lösung 4. Das Axion 5. Supersymmetrische Teilchen 5.1. Einführung in die Supersymmetrie 5.2. Supersymmetrische Kandidaten 6. Theorien mit extra Dimensionen 6.1. Universelle Extradimensionen 6.2. Kaluza-Klein Teilchen 7. Superschwere Kandidaten 8. Zusammenfassung und Ausblick 9. Quellenverzeichnis 2
1 Einführung Im Jahr 1933 entdeckte Fritz Zwicky die ersten Anzeichen für Dunkle Materie. Seit dieser Zeit hat die Astronomie viel dazu gelernt. Wir wissen heute, dass von der gesamten Materie im Universum nur ein kleiner Teil sichtbar ist. Eine naheliegende Vermutung wäre hier natürlich, dass die fehlende Materie einfach nicht leuchtet, wie etwa braune Zwerge. Solche massiven nicht leuchtenden Objekte werden MACHO’s (Massive Astrophsical Compact Halo Object) gennant und bisherige Suchen lassen darauf schließen, dass sie nur einen verschwindenden Anteil an der gesamten Massendichte ausmachen können. Allerdings ist dies nicht wirklich überraschend. Aus der Big Bang Theorie lässt sich nämlich die Massendichte der Baryonischen Materie zu 0.018 < ΩBh 2 < 0.023 berechenen, dies ist zwar deutlich mehr, als die bekannte leuchtende Materie Ωleuchtendh 2 ≈ 0.005, aber immer noch viel weniger als die beobachtete gesamte Massendichte ΩM h 2 ≈ 0.3. Grafik 1: Darstellung der Energieausteilung unseres Universums. Der größte Anteil liegt in Dunkler Energie vor. Baryonische Materie hingegen macht nur einen sehr kleinen Teil aus. [15] Unser Universum ist also zu etwa 85% aus uns unbekannten, nicht-baryonischen Teilchen aufgebaut, die als Dunkle Materie bezeichnet werden. In dieser Arbeit soll es nun um die möglichen Teilchen gehen, aus denen die Dunkle Materie aufgebaut sein könnte. Da bei diesen Kandidaten außer der Gravitation die Wechselwirkungen mit baryonischer Materie stark unterdrückt sind, werden solche Teilchen treffender weise auch als WIMP’s, Weakly Interacting Massive Particles, bezeichnet. 2 Teilchen der Dunklen Materie Ein großer Teil der Materie unseres Universums besteht also aus noch nicht nachgewiesenen Teilchen. Doch müssen wir bei der Suche nach diesen Teilchen uns nicht allein auf unser Glück verlassen. Es gibt eine Vielzahl von Theorien über die Teilchen der Dunklen Materie. Aus diesen Theorien lassen sich mögliche Nachweismethoden ableiten. Und neue Erkenntnise setzten immer wieder Grenzen für die Eigenschaften der noch unentdeckten Teilchen, wodurch auch schon einige Kandidaten, wie zum Beispiel relativistische Neutrinos, ausgeschlossen werden konnten. Das einzige Problem dabei ist die riesige Vielfalt möglicher Teilchen. Im verlauf dieser Arbeit werden die meistbeachtesten Kandidaten noch einmal näher beleuchtet, aber zunächst ein kurzer Überblick über den “Teilchenzoo” der Dunklen Materie: 3
Seite 1: Teilchen der Dunklen Materie Maximi
Seite 5 und 6: • Superschwere Teilchen: Supersch
Seite 7 und 8: 5 Supersymmetrie 5.1 Einführung in
Seite 9 und 10: 5.2 Supersymmetrische Kandidaten Do
Seite 11 und 12: Grafik 5: Entnommen aus [12] Wie sc
Seite 13 und 14: 8 Zusammenfassung und Ausblick Dies

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