Hypothetical low-mass particles, such as axions, provide a compelling explanation for the dark matter in the universe. Such particles are expected to emerge abundantly from the hot interior of stars. To test this prediction, the CERN Axion Solar Telescope (CAST) uses a 9 T refurbished Large Hadron Collider test magnet directed towards the Sun. In the strong magnetic field, solar axions can be converted to X-ray photons which can be recorded by X-ray detectors. In the 2013–2015 run, thanks to low-background detectors and a new X-ray telescope, the signal-to-noise ratio was increased by about a factor of three. Here, we report the best limit on the axion–photon coupling strength (0.66 × 10−10 GeV−1 at 95% confidence level) set by CAST, which now reaches similar levels to the most restrictive astrophysical bounds. Axions are hypothetical light particles that could explain the dark matter. They could be produced in the interior of the Sun and the CERN Axion Solar Telescope sets the best limit on how strongly axions can interact with light.

The International Axion Observatory (IAXO) will be a forth generation axion helioscope. As its primary physics goal, IAXO will look for axions or axion-like particles (ALPs) originating in the Sun via the Primakoff conversion of the solar plasma photons. In terms of signal-to-noise ratio, IAXO will be about 4–5 orders of magnitude more sensitive than CAST, currently the most powerful axion helioscope, reaching sensitivity to axion-photon couplings down to a few × 10−12 GeV−1 and thus probing a large fraction of the currently unexplored axion and ALP parameter space. IAXO will also be sensitive to solar axions produced by mechanisms mediated by the axion-electron coupling gae with sensitivity — for the first time — to values of gae not previously excluded by astrophysics. With several other possible physics cases, IAXO has the potential to serve as a multi-purpose facility for generic axion and ALP research in the next decade. In this paper we present the conceptual design of IAXO, which follows the layout of an enhanced axion helioscope, based on a purpose-built 20 m-long 8-coils toroidal superconducting magnet. All the eight 60cm-diameter magnet bores are equipped with focusing x-ray optics, able to focus the signal photons into ∼ 0.2 cm2 spots that are imaged by ultra-low-background Micromegas x-ray detectors. The magnet is built into a structure with elevation and azimuth drives that will allow for solar tracking for ∼ 12 h each day.

Abstract Direct laser acceleration (DLA) of electrons in plasmas of near-critical density (NCD) is a very advancing platform for high-energy PW-class lasers of moderate relativistic intensity supporting Inertial Confinement Fusion research. Experiments conducted at the PHELIX sub-PW Nd:glass laser demonstrated application-promising characteristics of DLA-based radiation and particle sources, such as ultra-high number, high directionality and high conversion efficiency. In this context, the bright synchrotron-like (betatron) radiation of DLA electrons, which arises from the interaction of a sub-ps PHELIX laser pulse with an intensity of 10 19 W/cm 2 with pre-ionized low-density polymer foam, was studied. The experimental results show that the betatron radiation produced by DLA electrons in NCD plasma is well directed with a half-angle of 100–200 mrad, yielding (3.4 ± 0.4)·10 10 photons/keV/sr at 10 keV photon energy. The experimental photon fluence and the brilliance agree well with the particle-in-cell simulations. These results pave the way for innovative applications of the DLA regime using low-density pre-ionized foams in high energy density research.

Um Pflegefachpersonen mehr Zeit für die Versorgung von Patienten zu ermöglichen, wurden an der Uniklinik Freiburg im Rahmen eines Projekts auf zwei Intensivstationen und einer Intermediate-Care-Station pharmazeutisch-technische Assistenten in den Behandlungsprozess integriert. Der folgende Beitrag beschreibt die erfolgreiche Umsetzung des Projekts und beleuchtet dabei die Herausforderungen und die erzielten Verbesserungen.