Den store aksionjagt: Nye eksperimenter, nøglefysikere og stemningen i feltet

MIT's ABRACADABRA: Forløberen, der banede vejen

ABRACADABRA-10 cm – forkortelsen står for "A Broadband/Resonant Approach to Cosmic Axion Detection with an Amplifying B-field Ring Apparatus" – var et såkaldt "haloskop", der brugte en toroidal magnet til at lede efter oscillerende elektriske strømme, som skulle induceres af forbipasserende aksioner . Det gennemførte to fysikkørsler mellem 2018 og 2020, hvor det satte verdensførende grænser for aksion-foton-koblinger i sub-μeV-masseområdet (0,31–8,8 neV), men fandt intet aksionsignal . Eksperimentet har nu fået en ny rolle: I 2025 blev ABRA-10 cm-detektoren omstillet til en søgning efter højfrekvente gravitationsbølger ved hjælp af en ændret aflæsningsstrategi . Dets succes lagde den tekniske grundsten for det større DMRadio-program, som nu er det centrale omdrejningspunkt for MIT's aksionsøgning .

DMRadio: MIT's næste generations faseopdelte tilgang

DMRadio-serien er MIT's faseopdelte plan for at dække aksionmasser under 1 μeV. Alle faser anvender det samme kerneprincip – et stærkt magnetfelt omdanner aksioner til et detekterbart elektromagnetisk signal – men i stadigt større skala og med højere følsomhed.

• DMRadio-50L – er i øjeblikket under opbygning på Stanford. Det vil søge i området 5 kHz – 5 MHz ved hjælp af en LC-resonator med en toroidal magnet og vil også fungere som testplatform for kvantesensorer . Igangsættelsen er i gang, og det fulde kryogene system er nu operationelt, og dataindsamling forventes at påbegynde snart .
• DMRadio-m³ – er i designfasen. Det er designet til at nå referencemodellerne KSVZ og DFSZ for QCD-aksioner i området 10–200 MHz (41 neV – 0,83 μeV) og forbereder projektudførelsesplaner . Ifølge et designpapir fra 2025 vil det primære videnskabelige mål om følsomhed over for DFSZ-aksioner i området 30–200 MHz kræve en 3σ-scanningslevetid på 2,9 år .
• DMRadio-GUT – et mere langsigtet fremtidseksperiment, der sigter mod GUT-skalaens QCD-aksion (100 kHz – 30 MHz) med definitiv følsomhed .
• DMRadio-Core – en ny geometri foreslået i 2026, som bruger en smal, segmenteret solenoide til at optimere signalopsamlingen, hvilket reducerer den lagrede magnetiske energi, mens følsomheden bevares .

Jessica Fry: Fra Broadway til aksionjagten

Jessica Fry er en 5.-års ph.d.-studerende i fysik ved MIT's Laboratory for Nuclear Science, hvor hun bygger specialiserede detektorer til DMRadio-programmet. Hun har en usædvanlig baggrund – hun var professionel Broadway-performer, før hun skiftede til fysik . MIT's portræt beskriver hendes skift som "fra Broadway-scenen til MIT's Laboratory for Nuclear Science" . Hun siger om aksionjagten: "Det er et svært problem. Men det er et håndterbart problem. Det er en sjov jagt" . Fry blev optaget på Forbes 30 Under 30 – Science (2026)-listen for sit arbejde med at lede søgningen efter mørkt stof . Hun har publiceret 10 artikler med næsten 200 citationer .

BabyIAXO og International Axion Observatory (IAXO)

BabyIAXO er et mellemstadie-”aksionhelioskop”, der vil søge efter aksioner produceret i Solen. Det bruger en specialbygget superledende dipolmagnet – beskrevet af projektkoordinator, professor Matthias Schott fra Universitetet i Bonn, som "den største dipolmagnet, der nogensinde er blevet konstrueret i partikelfysik" . Magneten er 10 m lang med to 70 cm brede boringer, opererer ved cirka −270 °C og er monteret på en bevægelig platform, der følger Solen i 12 timer om dagen .

Den tyske forskningsfond (DFG) har for nylig godkendt 6 millioner euro i finansiering gennem Excellence Cluster "Color meets Flavor" på universiteterne i Bonn, Siegen og Dortmund til at bygge magnetsystemet, som nu går til konstruktion . BabyIAXO er placeret på DESY i Hamborg og vil teste magnet-, optik- og detektorteknologierne til det fuldskala International Axion Observatory (IAXO), som ville have dramatisk større følsomhed over for solaksioner .

Den bredere stemning: Hvad fysikerne virkelig tænker

Feltet vokser hurtigt, og der er ægte optimisme, men "uundgåelig" er stærkere end beviserne understøtter. Adskillige eksperimenter – ADMX, CAPP, HAYSTAC, ABRACADABRA og andre – har støt indsnævret det tilladte parameterrum . DMRadio-m³ og ADMX-EFR er klar til at undersøge de mest teoretisk velfunderede QCD-aksionmodeller (KSVZ og DFSZ) i de kommende år . Mange fysikere involveret beskriver jagten som et "håndterbart" problem med et karakteristisk forudsagt signal . Der er dog endnu ikke påvist noget aksionsignal, og aksionmassen kan ligge i områder, der forbliver eksperimentelt udfordrende. Stemningen beskrives bedst som forsigtig optimisme – værktøjerne er endelig ved at ankomme, som enten kan opdage aksionen eller definitivt udelukke den på tværs af brede masseområder, hvilket ville være et stort resultat uanset hvad.