Ein kalter deutscher Magnet folgt der Sonne

Ein zehn Meter langer Magnet soll künftig der Sonne folgen. Er wird auf etwa minus 270 Grad Celsius gekühlt und soll bei der Suche nach einem bislang nicht nachgewiesenen Elementarteilchen helfen: dem Axion.

Das Experiment heißt BabyIAXO. IAXO steht für „International Axion Observatory“, also Internationales Axion-Observatorium. Beteiligt sind unter anderem die Universitäten Bonn, Siegen und Dortmund. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat den Bau des Magnetsystems bewilligt. Insgesamt stehen dafür sechs Millionen Euro zur Verfügung. Aufgebaut wird es beim Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY), einem Forschungszentrum in Hamburg.

Hinter dem Experiment steht eine vergleichsweise einfache Idee. Im Inneren der Sonne könnten Axionen entstehen. Diese hypothetischen Teilchen wären extrem leicht und würden nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie reagieren. Dadurch könnten sie aus der Sonne entkommen und auch die Erde erreichen.

BabyIAXO soll versuchen, solche Axionen nachzuweisen. Dafür wird der Magnet auf die Sonne ausgerichtet und kann ihr bis zu zwölf Stunden am Tag folgen. Durchquert ein Axion das starke Magnetfeld, könnte es sich dort in Röntgenstrahlung umwandeln. Diese lässt sich mit Detektoren messen.

Die starke Kühlung ist für den Betrieb des Magneten notwendig. Bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt werden bestimmte Materialien supraleitend. Elektrischer Strom kann dann nahezu ohne Widerstand fließen. So lässt sich das für das Experiment benötigte starke Magnetfeld erzeugen.

Ein Nachweis von Axionen wäre für die Physik aus zwei Gründen wichtig. Das Teilchen wurde ursprünglich vorgeschlagen, um das sogenannte starke CP-Problem zu erklären. Vereinfacht gesagt erlaubt die Theorie der starken Kernkraft bestimmte Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie, die in Experimenten bislang nicht beobachtet wurden. Das Axion könnte erklären, warum dieser Effekt ausbleibt.

Zudem gelten Axionen als mögliche Bestandteile der Dunklen Materie. Deren Wirkung lässt sich beispielsweise an der Bewegung von Sternen und Galaxien erkennen. Welche Teilchen hinter der Dunklen Materie stecken, ist bislang unbekannt.

BabyIAXO dient zugleich als Vorstufe für ein größeres Experiment. Das geplante IAXO soll einen 20 Meter langen Magneten und acht Messplätze erhalten. Damit soll die Suche nach Axionen noch deutlich empfindlicher werden.