Axion

Das Axion wurde 1977 von Roberto Peccei und Helen Quinn vorgeschlagen, um ein mathematisches Problem in der Quantenchromodynamik zu lösen (das Strong CP Problem: Warum verletzt die starke Kernkraft die CP-Symmetrie nicht?). Als Nebeneffekt stellte sich heraus, dass Axionen ideale Kandidaten für Dunkle Materie wären: extrem leicht, elektrisch neutral, kaum wechselwirkend und überall im Universum vorhanden.

Die Suche nach Axionen läuft auf Hochtouren. Das ADMX-Experiment (Axion Dark Matter eXperiment) an der University of Washington nutzt einen starken Magneten und einen extrem empfindlichen Mikrowellenresonator, um die theoretisch vorhergesagte Umwandlung von Axionen in Photonen nachzuweisen. 2025 hat ADMX den empfindlichsten Ausschlussbereich für Axionen-Massen erreicht. Das CERN-Experiment IAXO (International Axion Observatory) ist in Planung.

Wenn Axionen existieren, wäre das ein Durchbruch von ähnlicher Tragweite wie die Entdeckung des Higgs-Bosons: Eine Erklärung für 85 Prozent der Materie im Universum und eine Lösung eines fundamentalen Problems der Teilchenphysik in einem Schlag.

Gerade das Axion ist ein gutes Beispiel für die Eleganz der theoretischen Physik, denn es würde gleich zwei große Rätsel auf einen Schlag lösen. Ursprünglich erfunden, um eine Merkwürdigkeit der starken Kernkraft zu erklären, entpuppte es sich zugleich als perfekter Kandidat für die geheimnisvolle dunkle Materie, die den Großteil aller Masse im Universum ausmacht. Sollten die laufenden Experimente das winzige Teilchen tatsächlich aufspüren, käme das einer zweiten Higgs-Sensation gleich. Bis dahin bleibt das Axion eine der spannendsten offenen Wetten der modernen Physik.