HAMBURG / LONDON (IT BOLTWISE) – Dank einer DFG-Förderung in Höhe von sechs Millionen Euro startet das Projekt BabyIAXO in die Umsetzung. Im Zentrum steht ein zehn Meter langer supraleitender Dipolmagnet, der bei rund minus 270 Grad Celsius betrieben werden muss, während er die Sonne über zwölf Stunden am Tag verfolgen kann. Der Magnet wird am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY aufgebaut. BabyIAXO gilt als Zwischenschritt auf dem Weg zum deutlich größeren IAXO, das die Suche nach Axionen mit deutlich höherer Sensitivität vorantreiben soll.
Mit einem Förderbetrag von sechs Millionen Euro bringt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das Projekt BabyIAXO konkret auf die Spur: Das Team kann den speziellen Dipolmagneten nun bauen und damit die Realisierung des Experiments einleiten. Im Kern geht es um die Suche nach Axionen, einem hypothetischen Elementarteilchen, das in der Teilchenphysik vor allem deshalb interessant ist, weil es das sogenannte starke CP-Problem adressieren könnte. BabyIAXO ist dabei nicht als isoliertes Experiment gedacht, sondern als Zwischenschritt auf dem Weg zu einem späteren, deutlich größeren Magnetsystem.
Technisch betrachtet ist die Herausforderung gleich doppelt: Der Magnet soll nicht nur stark genug sein, sondern auch in einem Temperaturregime funktionieren, das für supraleitende Systeme zwingend ist. Der supraleitende Betrieb bei etwa minus 270 Grad Celsius ist nötig, um die vorgesehenen Magnetfeldstärken überhaupt erreichen zu können. Zusätzlich erfordert das Messprinzip eine flexible Ausrichtung, weil das System der Sonne folgen muss. Dafür wird der Magnet so ausgelegt, dass er sich weit nach oben und nach unten neigen kann, während die bewegliche Plattform den Bewegungen des Himmelskörpers angepasst bleibt.
Die Dimensionen machen den Anspruch sichtbar: BabyIAXO umfasst einen Magneten, der zehn Meter lang ist und ungefähr zwölf Stunden am Tag die Sonne verfolgen kann. Der Aufbau findet am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg statt, was auch organisatorisch Sinn ergibt, weil dort bereits industrielle und experimentelle Infrastruktur für anspruchsvolle Aufbauten gebündelt ist. Dass das System „das Herzstück“ des Experiments bildet, unterstreicht die Logik des Ansatzes: Ohne den Dipolmagneten gibt es keinen zuverlässigen Magnetfeldgradienten, der die zentrale Messidee im Detektorfenster überhaupt ermöglicht.
Der Blick geht jedoch über BabyIAXO hinaus. Der Name ist Programm: Mit dem International Axion Observatory (IAXO) ist ein Experiment mit doppelter Größe geplant, also einem Magneten von etwa 20 Metern Länge. Genau hier wird die Messtechnik skaliert, denn das spätere IAXO soll die Sonne nicht nur „anschauen“, sondern mit deutlich höherer Sensitivität untersuchen. In der Ankündigung wird dabei eine Größenordnung genannt, nach der das Teleskop etwa 10.000-mal effizienter als das bisher leistungsfähigste Helioskop arbeiten soll. Das soll am Ende auch den experimentellen Nachweis liefern, warum Axionen als Kandidat gelten.
Ein wichtiger Baustein für die Messstrategie ist dabei die Modularität der Detektion. Für IAXO wird beschrieben, dass das Observatorium über acht Messplätze verfügt, an denen jeweils verschiedene Teleskope und Detektoren kombiniert werden können. Das ist nicht nur eine Komfortfunktion für das Personal, sondern beeinflusst direkt, wie breit das Experiment unterschiedliche Axion-Eigenschaften abdecken kann. Gleichzeitig macht diese Kopplung aus Magnet, mehreren Detektoroptionen und abgestimmten Messplätzen klar, warum BabyIAXO als Vorstufe gilt: Bestimmte Technologien und Instrumente müssen vor der Großskala erst eigenständig entwickelt und in umfangreichen experimentellen Tests erprobt werden.
Die wissenschaftliche Motivation dahinter ist in der Teilchenphysik fest verankert. Das Standardmodell liefert in der Schwachen Wechselwirkung bereits Hinweise auf eine Verletzung der CP-Symmetrie, doch die starke Wechselwirkung scheint das nicht auf die gleiche Weise zu zeigen. Aus genau diesem Spannungsfeld leitet sich das starke CP-Problem ab. Axionen wurden ursprünglich von Roberto Peccei und Helen Quinn im Jahr 1977 als theoretische Lösung vorgeschlagen: als Teilchen mit extrem kleiner Masse, die nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie wechselwirken. Diese Eigenschaften machen Axionen zudem zu einem Kandidaten für Dunkle Materie, wodurch sich zwei Forschungsstränge überlappen – Teilchenphysik und Astroteilchen beziehungsweise Kosmologie.
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