"Immer das gleiche, nur größer"

Katharina Meyer

Von Katharina Meyer

Sa, 27. Juni 2020

Bildung & Wissen

BZ-INTERVIEW mit dem Astrophysiker Marc Schumann, der mit seinem Team am Xenon-1T-Detektor in Italien beteiligt ist.

Seit elf Jahren ist Marc Schumann auf der Suche nach Dunkler Materie, seit 2016 als Professor für experimentelle Astroteilchenphysik an der Uni Freiburg. Mit seinem Team entwickelte er das Design des Xenon-1T-Detektors, leitete den Aufbau und sorgte für möglichst große Sauberkeit, wie er Katharina Meyer erzählt.

BZ: Braucht man als Teilchenphysiker viel Geduld? Schließlich werden viele Elementarteilchen erst Jahrzehnte nach ihrer Vorhersage entdeckt.

Schumann: Geduld ist das falsche Wort. Wir gehen nicht morgens zur Arbeit und sagen, ich muss heute Dunkle Materie finden. Es ist ja gut möglich, dass sie in einer Form vorliegt, die wir mit unseren Detektoren nicht finden können. Wir verfolgen aber einen vielversprechenden Ansatz. Und wie man jetzt sieht, finden wir auch andere Dinge mit unseren Detektoren als die, für die sie gebaut wurden. Unsere Befriedigung ist, immer den weltbesten Detektor zu bauen, den empfindlichsten. Was man dann mit ihm sieht, ist eine ganz andere Sache.
BZ: Trotzdem: Lässt so ein Fund wie der jetzige das Herz höher schlagen?
Schumann: Das passiert nicht, einfach weil der Prozess so lang ist. Wir diskutieren die Signale jetzt schon seit einem Jahr. Wir sind Berufskeptiker, wir glauben erst einmal nichts von dem, was unser Detektor zeigt. Insbesondere wenn es etwas Spektakuläres ist, wird das auf Herz und Nieren geprüft. Da gehen wir intern eine Erklärung nach der anderen durch.

BZ: Sie sind an dem Projekt Xenon-1T beteiligt und auch am größeren Nachfolger Xenon-nT. Was machen Sie da genau?

Schumann: Xenon-1T als ganzes ist riesig. Aber der eigentliche Detektor, der das Xenon enthält, ist nur etwa einen Meter groß. Den haben meine Gruppe und ich entworfen und ich habe auch den Zusammenbau geleitet, in einem Reinraum in Italien. Jetzt bauen wir den neuen Detektor Xenon-nT – da haben wir viele Teile in Freiburg entworfen und gefertigt. Der zweite Teil, den wir hier machen, ist die Elektronik. Das heißt, wir bauen den zentralen Detektor und wir lesen ihn auch aus.

BZ: Wie muss man sich die Detektoren vorstellen?

Schumann: Unser Detektor ist im Prinzip ein riesiges Reservoir an flüssigem Xenon. Xenon ist ein exzellentes Detektormaterial. Es ist ein Edelgas, das wir auf fast Minus 100 Grad runterkühlen, damit es flüssig ist. Xenon hat die schöne Eigenschaft: Wenn da Strahlung reinfliegt, wird Licht produziert. Wichtig außerdem: Sie können Xenon gut reinigen.

BZ: Warum ist das so wichtig?

Schumann: Wenn Sie nach Dunkler Materie suchen, suchen Sie nach etwas sehr sehr Seltenem. Sie müssen den Detektor so sauber wie möglich kriegen. Radioaktivität können Sie nie ganz weg kriegen – aber wir versuchen, sie soweit es geht zu reduzieren. Das heißt: Man reinigt und reinigt und reinigt und ätzt und elektropoliert die Oberfläche. Jede Schraube in unserem Detektor wird darauf untersucht, ob sie sauber ist. Wir nutzen viel Kupfer, denn das ist das reinste Material, das man kriegen kann. Unser Detektor ist innen mit Teflon ausgekleidet, das auch sehr sauber ist.

BZ: Wie unterscheiden sich der alte und der neue Detektor?

Schumann: Xenon-nT sieht ganz ähnlich aus, ist aber deutlich größer. Wenn Sie was Seltenes einfangen wollen, brauchen sie ein sehr großes Netz. Je größer der Detektor, desto einfacher ist es auch, den Hintergrund zu reduzieren. Wir haben also mit dem Detektor Xenon-10 angefangen – und bauen jetzt mit Xenon-nT den vierten.

BZ: Und dabei denken Sie schon über "Darwin" nach, den nächsten Detektor.

Schumann: Das stimmt. Der würde 50 Tonnen Xenon umfassen. Wir machen im Prinzip immer das gleiche – nur größer. Wir brauchen diese Schritte aber, denn der Teufel liegt im Detail.

Marc Schumann (42) lehrt an der Fakultät für Mathematik und Physik.