Axion dunkle Materie: neue experimentelle Forschung, phänomenologische Motivation und theoretischen Hintergrund ((10) D05+)

• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283604770

Axionen gehören zu den attraktivsten Teilchenkandidaten für die kosmische dunkle Materie. Wir verfolgen eine völlig neue Methode zu ihrer Suche: sie beruht auf Umwandlung von Axionen in Mikrowellenphotonen (ca. 25 GHz) durch geschichtete Dielektrika in starken Magnetfeldern. Der anvisierte Massenbereich um 100 eV ist komplementär zu anderen Experimenten und wird von Szenarien motiviert, in denen der Peccei-Quinn-Übergang nach der kosmischen Inflation stattfindet. Wir untersuchen auch die kosmische Axionproduktion aus einem Netzwerk von Felddomänen und die damit verbundene Entstehung axionischer Minihaufen ("Miniclusters"). Stringtheoretische Modellierung ergänzt diese experimentellen und phänomenologischen Untersuchungen. Das Ziel ist, einen vereinheitlichten Rahmen für den Peccei-Quinn-Mechanismus und kosmologisch relevante Axionen zu liefern.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Teilprojekt zu: SFB 1258: Neutrinos und Dunkle Materie in der Astro- und Teilchenphysik (NDM)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Teilprojektleiter: Professor Dr. Allen Caldwell; Privatdozent Dr. Georg Raffelt; Dr. Patrick Karl Simon Vaudrevange