Axionforschung: Ein riesiger Magnet sucht in der Sonne nach dunkler Materie
Die Universitäten Bonn, Dortmund und Siegen(öffnet im neuen Fenster) können mit dem Bau eines leistungsstarken Magnetsystems beginnen, aus dem ein Observatorium für Axionen entstehen sollen. Dabei handelt es sich um Elementarteilchen, die nach aktuellem Verständnis existieren müssten, damit die physikalischen Gesetzmäßigkeiten ihre Gültigkeit behalten.
Bisher konnten diese hypothetischen Teilchen, die wie das Neutron keine elektrische Ladung besitzen, nicht gefunden werden. Gelänge der Nachweis, wäre vermutlich auch die dunkle Materie entdeckt, denn das Axion gilt als heißer Kandidat dafür.
Entstehen könnten die Elementarteilchen durch die Wechselwirkung von Photonen mit starken Magnetfeldern. Der nächste Ort, an dem beides reichlich vorhanden ist, ist die Sonne.
Baby-Iaxo als Testlauf für die Technik
Genau auf diese wird Iaxo(öffnet im neuen Fenster), das International Axion Observatory, ausgerichtet sein. Ein zunächst 10 m langer, supraleitender Elektromagnet sollen eintreffende Axionen wieder in Photonen umwandeln. Weil er stets dem Lauf der Sonne folgt, wird die Chance erhöht, dass die gesuchten Teilchen tatsächlich eintreffen.
Eine Vielzahl an Detektoren und Sensoren soll den Umwandlungsprozess sichtbar machen. Das wird mit dem ersten Modell, genannt Baby-Iaxo, nach dem Stand der Forschung aber noch nicht gelingen. Ein Grund, weshalb die Suche sich so schwierig gestaltet, ist die Masse der Axionen, die bei ungefähr bei dem Milliardstel der Masse eines Elektrons liegen soll.
Laut Julia Vogel, Professorin für experimentelle Teilchenphysik an der Universität Dortmund, müssen die komplette Technik und die Instrumente für den Nachweis der Axionen selbst entwickelt werden. Somit dient das erste Helioskop zur Sonnenbeobachtung als Versuchsanlage, um im Anschluss Iaxo in voller Größe zu errichten. Der Magnet des endgültigen Systems soll mit 20 m Länge doppelt so groß werden wie beim jetzigen Projekt.
Entstehen werden Baby-Iaxo und Iaxo in Hamburg am Standort des dortigen Teilchenbeschleunigers. Beteiligt sind 20 Forschungseinrichtungen weltweit. Die Kosten für den Bau des kleinen Observatoriums sollen bei 6 Millionen Euro liegen.