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Projekt
Magnet-Kryostat
Fachliche Zuordnung
Teilchen, Kerne und Felder
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553828235
Hochfeldmagnetsysteme, die eine Datenaufnahme bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt ermöglichen, spielen eine zunehmend wichtige Rolle bei der Beantwortung von Fragen der Grundlagenphysik. Bei dem beantragten Großgerät handelt es sich um ein Kühlsystem mit einem integrierten Hochfeldmagneten mit einer Feldstärke von 12 T in einem magnetischen Volumen von 1200 cm3 bei einer Temperatur von 10 mK. Das Gerät bildet die Grundlage für die Suche nach axionartigen Teilchen, hochfrequenten Gravitationswellen sowie weiteren Phänomenen jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Das Magnetsystem wird es ermöglichen, Laborbedingungen zu schaffen, unter denen jene fundamentalen physikalischen Prozesse untersucht werden können, die sich sonst unserer Beobachtung entziehen würden. Die Suche nach Axionen wird auf einem Haloskop-Ansatz beruhen, d. h. auf dem Betrieb einer elektromagnetischen Kavität in einem hohen Magnetfeld. Aufgrund des geringen zu erwartenden induzierten Signals müssen die Kavitäten bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden, um thermisches Rauschen zu unterdrücken. Das hier vorgeschlagene Magnetsystem wird es ermöglichen, Modelle von axionähnlichen Teilchen in einem Massenbereich von 15ueV bis 40ueV mit bisher unerreichter Empfindlichkeit zu testen. Parallel dazu wird die Suche nach hochfrequenten Gravitationswellen mit ähnlichen elektromagnetischen Kavitäten bei niedrigen Betriebstemperaturen in hohen Magnetfeldern durchgeführt. Ein anderes experimentelles Schema wird für die Suche nach Photonenladungen analog zum Aharonov-Bohm-Effekt verwendet. Hier ist das verfügbare Volumen des Magnetfeldes sowie die Feldstärke entscheidend. Neben den Anwendungen im Rahmen der Grundlagenphysik soll das Magnetsystem zudem dazu dienen, die Stabilität von elektronischen Systemen zukünftiger Teilchendetektoren zu testen, die in starken Magnetfeldern betrieben werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Magnet-Kryostat
Gerätegruppe
8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)
Antragstellende Institution
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
