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Bessere Suche nach einem bislang unentdeckten Elementarteilchen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Bonn
astronews.com
25. August 2026
Neuer Schub für die Suche nach einem bisher unentdeckten
Elementarteilchen: Dank einer Förderung durch die Deutsche
Forschungsgemeinschaft kann nun ein spezielles Magnetsystem gebaut werden. Ziel
des BabyIAXO genannten Projekts ist die Suche nach dem Axion, einem bisher
unentdeckten Elementarteilchen. Sein Nachweis könnte mehrere Probleme der
modernen Physik lösen.
CAD-Modell von BabyIAXO: Der Magnet, der nun
mit einem Großgeräteantrag von der DFG mit
gefördert wird, ist der große gelbe Zylinder.
Bild: IAXO Collaboration [Großansicht] |
Ein zehn Meter langer Magnet, betrieben bei circa minus 270 Grad Celsius, der
durch eine bewegliche Plattform zwölf Stunden am Tag die Sonne verfolgen kann:
Dank einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligten Förderung
in Höhe von sechs Millionen Euro können die Physikerinnen und Physiker des
Projekts "BabyIAXO" nun mit dessen Umsetzung beginnen. "Das ist der größte
Dipolmagnet, der jemals für die Teilchenphysik gebaut wurde", freut sich Prof.
Dr. 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 minus 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.
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 20
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 Prof. Dr. Klaus
Desch von der Universität Bonn, Vorsitzender der IAXO-Kollaboration. "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 die stellvertretende Sprecherin von IAXO, Prof. Dr.
Julia Vogel von der Technischen Universität 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 die Physik stellt sich diese
Frage nicht: Könnten sie das Axion nachweisen, hätten sie ein fundamentales
Problem des Standardmodells der Teilchenphysik gelöst, das sogenannte "starke
CP-Problem". Gemeint ist damit folgendes: Nach den bekannten Naturgesetzen
sollten sich viele physikalische Prozesse nicht ändern, wenn man Teilchen durch
ihre Antiteilchen ersetzt und gleichzeitig das System räumlich spiegelt.
Physikerinnen und Physikern ist bekannt, dass diese sogenannte CP-Symmetrie bei
der schwachen Wechselwirkung verletzt wird. Die Theorie der starken
Wechselwirkung, die Quarks zu Protonen und Neutronen bindet, lässt ebenfalls
eine solche 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", betont Desch - also gleich zwei gute Gründe, warum
Physikerinnen und Physiker weltweit nach experimentellen Hinweisen seiner
Existenz suchen.
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