Auf dem Weg in Richtung Axionen
Durch eine herkömmliche Art, Magnonen zu erzeugen, erschuf Qiu dann das erste Axion-Quasiteilchen. Und mit neuartiger, ultraschneller Laseroptik konnte er den Effekt messen: ein Verhalten das gesamten Systems, das die gleichen Eigenschaften zeigte wie ein Axion. Dadurch wüssten wir, sagte Wilczek der Harvard Gazette(öffnet im neuen Fenster) , "dass die Natur die zugrunde liegende Idee [von Axionen] verwendet" .
Qiu sagte Golem, die Forschung stelle einen "direkten, empirischen Beweis" dar, dass Axion-Quasiteilchen in einem echten Material existierten. Die unabhängige Expertin Chadha-Day sagte Golem, sie habe früher Comedy-Nummern darüber gemacht, dass das vielleicht gar nicht sein könne: "Die werde ich überarbeiten müssen!"
Möglicher Detektor für Dunkle Materie
In Zukunft könnte die Entdeckung der Grundstein für eine Art kosmisches Audioradio sein, mit dem Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eines Tages vielleicht Dunkle Materie nachweisen. Das Axion-Quasiteilchen hat nämlich die nützliche Eigenschaft, dass es sehr empfindlich auf Axionen reagiert. "Diese Reaktion können wir messen," sagt Xu, "und so die Anwesenheit von Dunkler Materie bestätigen."
Es wäre die erste solche Messung überhaupt.
Doch zuerst muss das Team noch einiges über MnBi 2 Te 4 lernen. Es muss zum Beispiel einen Weg gefunden werden, große MnBi 2 Te 4 -Kristalle von sehr hoher Qualität herzustellen. Und die Forscherinnen und Forscher brauchen neue Messgeräte, mit denen sie unter den widrigen Bedingungen auf der Erde die einzelnen Photonen messen können, die ihnen eines Tages die Anwesenheit Dunkler Materie verraten könnten.
"Wenn wir diese Parameter kennen," sagt Marsh, "werden wir in der Lage sein, einen Detektor für Dunkle Materie zu bauen." Er hofft, innerhalb von rund fünf Jahren einen funktionierenden Prototyp vorzustellen.
Heute Quasi, morgen Teilchen
Die Entdeckung von Axion-Quasiteilchen bringt uns also einen Schritt näher an eine Erklärung der Dunklen Materie, deren Schwerkraft das Universum nach unserem derzeitigen Verständnis dominiert.
Sie zu entdecken, würde eine der fundamentalen Herausforderungen der Physik lösen. Vorerst haben Xu, Qiu, Marsh und Co. erst das Axion-Quasiteilchen bewiesen. Der nächste Schritt ist das Axion selbst.
Tim Reinboth(öffnet im neuen Fenster) ist freiberuflicher Wissenschaftsjournalist und Kognitionswissenschaftler. Er schreibt über Herausforderungen, Möglichkeiten und kuriose Momente an den Schnittstellen von Technologie und Gesellschaft.