Großgeräte-FörderungSupraleitender Magnet für die Suche nach Dunkler Materie bewilligt

6. März 2019, von MIN-Dekanat

Foto: UHH/Le Hoang Nguyen

Prof. Dr. Dieter Horns (Mitte) im Labor mit seinen Mitarbeitern Yikun Gu (links) und Dr. Le Hoang Nguyen (rechts).

Prof. Dr. Dieter Horns vom Fachbereich Physik wurde für die Suche nach Dunkler Materie ein Großgerät bestehend aus einem supraleitenden Magnet bewilligt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Land Hamburg übernehmen die Kosten von rund 500.000 Euro für das Großgerät zu gleichen Teilen. Das Forschungsteam erwartet erste Ergebnisse für das Jahr 2023.

Die Existenz von Dunkler Materie ist ein bis heute ungeklärtes Phänomen. Bislang haben Physikerinnen und Physiker nur Indizien für ihre Existenz, die sich auf kosmologische Beobachtungen wie zum Beispiel die Geschwindigkeit von Sternen und Galaxien oder die Häufigkeit der leichten Elemente im Universum stützen.

Am Fachbereich Physik der Universität Hamburg wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Beweis für die Dunkle Materie nun im Labor erbringen. In der Teilchenphysik gibt es verschiedene sogenannte Kandidaten, die als mögliche Teile der Dunklen Materie in Frage kommen könnten. Dazu gehören auch die Axione. Das Problem: Auch diese Teilchen konnten bislang noch nicht nachgewiesen werden. Prof. Dieter Horns und sein Team wollen die Axione in experimentellen Aufbauten – und dadurch möglicherweise auch die Dunkle Materie – nachweisen, indem sie die Teilchen in einem äußeren Magnetfeld in Licht umwandeln. Dafür werden die Physikerinnen und Physiker den jetzt bewilligten supraleitenden Magneten verwenden, mit dem sie ein Magnetfeld erzeugen können, das etwa 500.000-mal stärker als das Erdmagnetfeld oder auch zehnmal stärker als das Feld in einem Kernspintomographen ist. Bis zum Jahr 2023 sind mit dem Magneten drei unterschiedliche Experimente geplant, mit denen das Forschungsteam nach axionartiger Materie suchen kann. Jedes dieser Experimente wird alle bisherigen Messungen in der Empfindlichkeit deutlich übertreffen. Die Experimente sind Teil des Exzellenzclusters Quantum Universe (QU).

Viele andere Ansätze zum Nachweis oder auch zur Erzeugung von Dunkler Materie im Labor beschränken sich auf eine Form von Dunkler Materie, die aus Teilchen mit einer größeren Masse als jener der Axione besteht. Aber selbst mit den empfindlichsten Instrumenten, abgeschirmt von möglichen Störungsquellen in Untergrundlaboratorien und mit den leistungsfähigsten Beschleunigern ist der Nachweis dieser „schweren” Dunklen Materie bislang nicht gelungen.