ALPS II („Any Light Particle Search“) ist das erste Experiment weltweit, das sehr leichte Teilchen der
Dunklen Materie im Labor erzeugen und nachweisen könnte. Für die Existenz solcher neuartigen
Elementarteilchen gibt es indirekte Hinweise aus der Astrophysik. Sie werden als Axionen oder axion-ähnliche
Teilchen bezeichnet.
In ALPS II erzeugten Teilchen würden sich offenbaren, indem sie scheinbar Licht durch eine lichtdichte Wand
transportieren.
ALPS II ist in einem etwa 300 Meter langen, geraden Abschnitt des HERA-Tunnels bei DESY in Hamburg
aufgebaut. Das Experiment kombiniert upgecycelte Beschleunigermagnete von HERA mit hochpräziser
Interferometrie und empfindlichsten Lichtdetektoren.
1. Laserstrahl
Das Licht eines Lasers wird in einem optischem Resonator verstärkt – im Grunde
eine sehr lange Spiegelkammer.
2. Umwandlung eines Photons in ein Axion
Das Licht durchläuft ein starkes Magnetfeld von zwölf supraleitenden Magneten.
Laut Theorie könnte sich dabei ein Photon mit einer Wahrscheinlichkeit von
1:1014 in
ein Axion umwandeln.
3. Wand
Laserlicht wird von der Wand aufgehalten. Das Axion würde einfach durch die
Wand hindurchgehen.
4. Umwandlung eines Axions in ein Photon
Im Magnetfeld auf der anderen Seite kann das Axion wieder in ein Photon
zurückverwandelt werden.
5. Detektor
Ein Detektor misst das Lichtteilchen, das scheinbar durch die Wand
gekommen ist. Umwandlungen sind extrem selten. Deshalb muss der Detektor auch extrem empfindlich sein.
Er muss in der Lage sein, einige wenige Photonen pro Tag zu erkennen.