Physik Mit dem Ersatzteil auf TeilchenjagdSeite 2/2

Axionen oder axionenartige Teilchen sind keine neue Erfindung der Physiker. Schon vor drei Jahrzehnten wurde ihre Existenz postuliert, nur nachweisen konnte sie bisher niemand. Für gute Laborexperimente habe man bisher einfach zu wenig gewusst, sagt Lindner. Jetzt aber wisse man, wo man nachsehen könne. Und fange an damit. Eine Idee, auf die auch einige andere Teams weltweit gekommen sind, mit denen sich Alps inzwischen einen Wettlauf liefert.

Das Konzept des Hamburger Experiments heißt »Licht durch die Wand«. Die Hälfte vor der Wand stellt das Turiner PVLAS-Experiment nach. Ein polarisierter Laser wird in das starke Feld des Magneten aus Halle 55 geschossen. Dort soll sich ein Teil der Photonen in axionenartige Teilchen verwandeln. Eine Wand und ein Spiegel stellen sich in der Mitte des Magneten dem Laserstrahl in den Weg. Da die axionenartigen Teilchen Materie problemlos passieren, kämen nur sie in der hinteren Hälfte an. Dort soll die Verwandlung dann rückwärts laufen. Axionenartige Teilchen würden im Magnetfeld wieder zu Photonen. Somit wäre das Licht quasi »durch die Wand« gegangen.

Von 10 ²¹ Photonen käme zwar nur eines beim Messgerät an. Doch der Laser produziert diese Anzahl in jeder Sekunde. Deshalb hoffen die Physiker, einiges zum Zählen zu haben. Ob sie schlussendlich zu Teilchenentdeckern werden, hänge davon ab, ob »die Natur da auch ein axionenartiges Teilchen hingepackt hat«, sagt Niels Meyer.

Vielleicht geht ihnen aber etwas ganz anderes in die Falle. Axionenartige Teilchen sind nicht die einzige Erklärung für die Ergebnisse von PVLAS, respektive für das Fehlen der Photonen im Turiner Experiment. Auch »milligeladene« Teilchen kämen infrage, erklärt Andreas Ringwald, der Theoretiker der Hamburger Gruppe. Sein Kollege Lindner ist zuversichtlich: »Wir beim Desy kriegen das hin, zu sagen, was da entstanden ist. Es muss ja nicht beim ersten Aufschwung schon klappen.«

Die Suche ist den Aufwand wert. Teilchen außerhalb des Standardmodells zu finden wäre die Eintrittskarte zu einem neuen Bereich der Physik, glaubt Lindner. Fast wundert man sich, dass noch niemand dort nachgeschaut hat, wo jetzt Schätze vermutet werden. Schuld sind astrophysikalische Überlegungen. Mit deren Hilfe habe man bisher gewisse Bereiche ausgeschlossen, in denen nichts zu erwarten sei, sagt Ringwald. »Das war wie ein blinder Fleck.« Nach den Ergebnissen von PVLAS habe man noch mal genauer hingesehen und gemerkt: Die astrophysikalische Argumentation schließt doch nicht so definitiv aus, dass es dort etwas zu entdecken gibt.

Sollte Alps fündig werden, könnte eine neue Gründerzeit der Teilchenphysik anbrechen, denn der neue Bereich ist mit kleinen und günstigen Experimenten zu bestellen. Am anderen Ende der Energieskala sind die Versuche inzwischen extrem aufwendig geworden. Sie werden nur noch in internationaler Kooperation betrieben – das kostet mehr als der Einsatz eines einzelnen ausgemusterten Ersatzteils.