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DUNKLE MATERIE
Kein Beweis für solare Axionen
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Freiburg
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24. Mai 2017

Was ist die Dunkle Materie, die einen großen Teil der Masse im Universum ausmachen soll? Es könnte sich um exotische Elementarteilchen handeln, die bislang aber noch nicht nachgewiesen wurden. Ein Kandidat ist das Axion, das unter anderem im Inneren der Sonne entstehen könnte. Beobachtungen lieferten nun aber keinen Hinweis auf seine Existenz.

CAST

In der blauen Röhre des CERN Axion Solar Telescope (CAST) befindet sich ein Magnet, mit dem die Wissenschaftler Axionen von der Sonne abfangen wollten. Foto: CERN [Großansicht]

Axionen sind hypotetische Elementarteilchen, deren mögliche Existenz 1977 von Roberto Peccei und Helen Quinn ins Spiel gebracht wurde. Neuerdings sind die Teilchen in aller Munde, weil ihre Existenz einen Großteil der sogenannten Dunklen Materie erklären könnte. Hinweise dazu könnten sich etwa durch die Beobachtung von Wechselwirkungen von Axionen und Photonen ergeben.

Ein Team von internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Projekts CERN Axion Solar Telescope (CAST) am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf hat nun die bislang engsten Grenzen bezüglich der Wahrscheinlichkeit aufgestellt, dass sich Axionen in Photonen umwandeln.

Seit 2003 richtet die Projektgruppe morgens und abends für jeweils 90 Minuten ihr Teleskop auf die Sonne, um damit nach Axionen zu suchen. Das Teleskop ist mit einem Magneten ausgestattet, den Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des CERN ursprünglich für den Large Hadron Collider gebaut haben.

Theoretischen Überlegungen zufolge ist die Sonne einer der Orte, an der sich Axionen bilden könnten. Werden diese von dem Teleskop eingefangen, soll das Magnetfeld sie in Photonen umwandeln. Diese könnte man dann mit hochempfindlichen und extrem rauscharmen Sensoren messen. Erst wenn sich feststellen lässt, dass sich Axionen in Photonen umwandeln, können die Wissenschaftler den Anteil der Teilchen an der Dunklen Materie bestimmen.

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In der jetzt vorgestellten Studie, die auf Daten aus den Jahren 2012 bis 2015 basiert, findet das Team keinen Beweis für solare Axionen. Auf dieser Grundlage hat es die bisher engsten Grenzen bezüglich der Stärke der Wechselwirkung zwischen Axionen und Photonen aufgestellt. Das Ergebnis hat auch unmittelbare Konsequenzen für das tiefere Verständnis verschiedener astrophysikalischer Anomalien wie zum Beispiel der Ausbreitung von kurzwelliger Gammastrahlung im Universum oder der effizienten Wärmeabfuhr in Sternen.

Derzeit wird das Experiment umgebaut, um zukünftig Überreste von Axionen aus den Zeiten des Urknalls sowie Teilchen der Dunklen Energie nachzuweisen zu können - oder eben auch nicht. Ihre Ergebnisse präsentiert das Team in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Physics.

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Kein Hinweis auf solare Axionen. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
MADMAX: Auf der Spur der Axionen - 21. November 2016
Dunkle Materie: Die Masse des Axions - 3. November 2016
Axionen: Auf der Suche nach Relikten des Urknalls - 19. April 2005
Links im WWW
Fachartikel in Nature Physics
Universität Freiburg
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