In Kürze:
- Laut einer Hypothese könnte im Weltall eine für uns unsichtbare Spiegelwelt existieren.
- Sich dabei verwandelnde Elementarteilchen könnten so Erscheinungen wie die Dunkle Materie erklären.
- Physiker aus der Schweiz sind dieser Idee nachgegangen und haben dafür 25 Milliarden ultrakalten Neutronen untersucht.
- In ihrem Experiment konnten die Forscher keine Verwandlung in Spiegelneutronen feststellen und halten die Hypothese daher für unwahrscheinlich.
Es klingt wie eine Idee aus der Science-Fiction, doch sie stammt von renommierten Forschern aus der theoretischen Physik: Neben unserer gewöhnlichen Realität könnte es eine sogenannte Spiegelwelt geben. Dabei besäße jede Art Elementarteilchen einen entsprechenden „Zwilling“, sodass es Spiegelelektronen genauso wie Spiegelprotonen oder Spiegelneutronen gäbe.
Laut dieser Hypothese sind allerdings kaum Wechselwirkungen zwischen normalen und Spiegelteilchen zu erwarten. „Im Wesentlichen spüren sich beide Teilchensorten gegenseitig über die Gravitationskraft“, erklärte Geza Zsigmond, Wissenschaftler am Zentrum für Neutronen- und Myonenforschung des Paul Scherrer Instituts (kurz PSI) in der Schweiz.
Trotz jahrzehntelanger Suche konnten diese mysteriösen Spiegelteilchen nie nachgewiesen werden. Ergebnisse von jüngsten Experimenten in Frankreich haben die Hoffnung auf Spiegelneutronen leben lassen. Doch nun sehen PSI-Forscher mit ihrem neuen Experiment, das weltweit unübertroffene Präzision erzielt hat, die Sache anders: Mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit kann man die Verwandlung von Neutronen in ihre Spiegelversion ausschließen.
Die Suche nach dem Unmöglichen?
Gerade weil Spiegelteilchen fast keine Wechselwirkung mit normaler Materie eingehen, ist die Suche nach ihnen sehr schwierig. Sie treten nur auf zwei Weisen mit unserer bekannten Materie in Kontakt: entweder über die Schwerkraft oder über seltene Oszillationen neutraler Teilchen.
Deshalb gelten Spiegelteilchen auch als Kandidaten für die sogenannte Dunkle Materie. Denn diese macht zwar wesentlich mehr Masse im Universum aus als unsere gewöhnliche Materie, aber ihre Natur ist völlig unverstanden. Gerade weil Spiegelteilchen so schwach mit unserer Welt wechselwirken, könnten sie für die Dunkle Materie verantwortlich sein.
„Es gibt keine Chance, die Existenz von Spiegelteilchen rein über die Schwerkraft nachzuweisen“, sagt Forschungsleiter Bernhard Lauss vom PSI. „Wir haben uns deshalb auf die andere Eigenschaft von Spiegelteilchen konzentriert, nämlich dass neutrale Teilchen gemäß dieser Hypothese zwischen unserer normalen Materie und der Spiegelwelt hin und her oszillieren könnten.“
Ein neutrales Teilchen wie das Neutron könnte also – sehr selten – einfach von unserer Weltbühne verschwinden und sich in ein Spiegelteilchen verwandeln. Nach einiger Zeit könnte es dann wie aus dem Nichts wieder auftauchen.
„Neutronen bieten sich für diese Untersuchung an, weil sie erstens elektrisch neutral sind und weil sie zweitens eine seltsame Eigenschaft besitzen“, ergänzt Zsigmond. „So scheinen Neutronen unterschiedliche Lebensdauern zu besitzen, je nachdem auf welche Weise man diese misst.“ Ein Teil dieser Diskrepanz könnte daran liegen, dass manche Neutronen während der Messung in die Spiegelwelt „abtauchen“.
Keine Hinweise auf eine Spiegelwelt gefunden
Um diesem eigenartigen Verhalten auf die Schliche zu kommen, haben die PSI-Forscher zusammen mit internationalen Kollegen ein ausgeklügeltes Experiment ersonnen. Sie haben Neutronen stark abgebremst und auf diese Weise sogenannte ultrakalte Neutronen erzeugt. Diese haben sie dann in einem speziellen, unmagnetischen Vakuum-Edelstahltank gefangen.
Auf diese Weise hat das Team alle fünf Minuten rund 1,5 Millionen Neutronen in dem Edelstahltank gespeichert. Nach jeweils rund 200 Sekunden wurde er entleert und die Forscher ermittelten, wie viele Neutronen noch erhalten waren. Würden Neutronen in dieser Zeit in die Spiegelwelt verschwinden, würden sie der Leerung entgehen und in der anschließenden Zählung fehlen. Dies wurde über mehrere Monate hinweg wiederholt, um alle relevanten Bereiche abzuscannen, bei denen Oszillationen zwischen Neutronen und Spiegelneutronen zu erwarten gewesen wären – doch ohne Erfolg.
„Mit diesen Ergebnissen lassen sich alle bisherigen Spekulationen zur Verwandlung in Spiegelteilchen mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ausschließen“, so die Forscher.
Die Studie erschien am 28. Juli 2026 im Fachmagazin „Physical Review Letters“.












