Das Axion: Kann ein Teilchen zwei fundamentale Probleme lösen?

by Dr Béla Majorovits (Max-Planck-Institut für Physik)

Wednesday 20 Nov 2019, 19:00 → 21:00 Europe/Berlin

Ehrensaal (Deutsches Museum)

Der experimentelle Nachweis von Axionen würde gleich zwei grundlegende Fragen in der Physik lösen: Das theoretisch vorhergesagte Teilchen gilt zum einen als Kandidat für die mysteriöse Dunkle Materie, deren Schwerkraftwirkung zwar durch astrophysikalische und kosmologische Beobachtungen für die Strukturbildung im Universum unumgänglich sind.

Allerdings fehlt ein Nachweis durch Laborexperimente bis heute. Zum anderen ließe sich mit der Existenz des Axions die Frage klären, warum die starke Wechselwirkung (verantwortlich für die Kernkräfte) für Teilchen und Antiteilchen identisch erscheint, während dies für die schwache Wechselwirkung (verantwortlich für die Radioaktivität) nicht zutrifft. Obwohl das Standardmodell die Bausteine der bekannten Materie und deren Wechselwirkungen mit erstaunlicher Präzision beschreibt, kann es dieses Phänomen nicht erklären. Die bisher plausibelste Erklärung hierfür ist die Einführung eines weiteren fundamentalen Feldes, das die Existenz des Axions erfordert. 

Die bislang nur theoretisch vorhergesagten Axionen sind schwer nachzuweisen. Zum einen sind sie mindestens 500 Millionen Mal leichter als Elektronen, zum anderen wechselwirken sie nur extrem selten mit anderen Materieteilchen und hinterlassen kaum Spuren.

Mit dem am Max-Planck-Institut für Physik konzipiertem MADMAX-Experiment wollen die Physiker das Axion nun zu fassen bekommen. Mit einem bis zu zehn Tesla starken Magnetfeld beabsichtigen die Forscher Energie aus dem postulierten Axionenfeld in Mikrowellen umzuwandeln und damit nachzuweisen. 

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