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Kein Beweis für solare Axionen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Freiburg
astronews.com
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.
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.
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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