Riesenmagnet für die Suche nach dem Axion
DFG bewilligt Magnetsystem der Universitäten Bonn, Siegen und Dortmund in Höhe von 6 Millionen Euro.
Neuer Schub für die Suche nach einem bisher unentdeckten Elementarteilchen: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat den Bau eines speziellen Magnetsystems durch das Exzellenzcluster „Color meets Flavor“ der Universitäten Bonn, Siegen und Dortmund in Höhe von sechs Millionen Euro bewilligt. Ziel von „BabyIAXO“ ist die Suche nach dem Axion, einem bisher unentdeckten Elementarteilchen, das eines der größten ungelösten Rätsel der Teilchenphysik erklären könnte.
Ein zehn Meter langer Magnet, betrieben bei circa -270 Grad Celsius, der durch eine bewegliche Plattform zwölf Stunden am Tag die Sonne verfolgen kann: Dank der von der DFG bewilligten Förderung können die Physiker*innen des Projekts „BabyIAXO“ nun mit dessen Umsetzung beginnen. „Das ist der größte Dipolmagnet, der jemals für die Teilchenphysik gebaut wurde“, freut sich Matthias Schott, Koordinator des Forschungsantrags und Sprecher des Transdisziplinären Forschungsbereichs (TRA) „Matter“ der Universität Bonn. „Der Magnet ist das Herzstück des Experiments und macht die Realisierung von BabyIAXO erst möglich.“
Das System von BabyIAXO hat es in sich: Der supraleitende Magnet muss bei circa -270 Grad Celsius betrieben werden, um die benötigten Magnetfeldstärken zu erreichen. Zudem ist ein spezielles Design notwendig, da sich der Magnet weit nach oben und nach unten neigen muss, um der Sonne zu folgen. Aufgebaut wird das System am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg.
Mehr zu Axionen
Axionen auf der Spur
Mit drei Superlasern auf der Jagd nach Axionen
Inflation durch Axionen
Mehr als Dunkle Materie
Wie der Name schon andeutet, ist „BabyIAXO“ ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einem noch größeren „ausgewachsenen“ Magnetsystem: Das International Axion Observatory (IAXO) ist für die doppelte Größe, also mit einem zwanzig Meter langen Magneten, anvisiert – das bisher größte geplante Helioskopexperiment auf der Suche nach Axionen. Das Teleskop soll die Sonne mit einer bisher nicht da gewesenen Sensitivität untersuchen: etwa 10.000-mal effizienter als das bisher leistungsfähigste Helioskop. So soll es endlich den Beweis für das Axion liefern. „IAXO wird über acht Messplätze verfügen, die jeweils mit verschiedenen Teleskopen und Detektoren ausgestattet werden können“, sagt IAXO Collaboration Board Chair Klaus Desch von der Uni Bonn. „So können wir nach Axionen mit verschiedenen Eigenschaften suchen und einen möglichst großen Bereich möglicher Axionen erfassen.“
„Die Technologien und Instrumente, die IAXO benötigt, müssen wir zunächst selbst entwickeln“, fügt Deputy Spokesperson von IAXO Julia Vogel von der TU Dortmund hinzu. „Dafür sind intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sowie umfangreiche experimentelle Tests notwendig. BabyIAXO ist ein wichtiger Schritt auf diesem Weg.“
Manch einer mag sich nun fragen: Warum der große Aufwand, um ein hypothetisches Elementarteilchen zu finden? Für Physiker*innen stellt sich diese Frage nicht: Könnten sie das Axion nachweisen, hätten sie ein fundamentales Problem des Standardmodells der Teilchenphysik gelöst, das „starke CP-Problem“.
Die Theorie der starken Wechselwirkung, die Quarks zu Protonen und Neutronen bindet, lässt ebenfalls eine CP-Verletzung zu. „Trotz jahrzehntelanger Experimente konnten Physikerinnen und Physiker eine solche Verletzung jedoch nicht beobachten“, erklärt Schott. Um diesen Widerspruch zu lösen, postulierten Roberto Peccei und Helen Quinn 1977 das Axion. Dabei handelt es sich um ein hypothetisches Elementarteilchen mit extrem geringer Masse, das nur äußerst schwach mit gewöhnlicher Materie wechselwirkt. „Diese Eigenschaften machen das Axion zudem zu einem sehr guten Kandidaten für Dunkle Materie“, sagt Desch. Also gleich zwei gute Gründe, warum Physiker:innen weltweit nach experimentellen Hinweisen seiner Existenz suchen. [RWU / dre]
