Das Konzept der Antimaterie begeistert seit Jahren Science-Fiction-Fans, stellt aber auch Physiker vor eine echte Frage. Mathematisch gesehen macht es Sinn, dass es für jede Art von Teilchen in unserem Universum ein entsprechendes Antiteilchen gibt, nämlich das dasselbe, aber mit entgegengesetzter Ladung – um beispielsweise dem Elektron zu entsprechen, müsste es ein Antielektron, auch Positron genannt, geben. Wenn Antimaterie und Materie in Kontakt kommen, zerstören sie sich gegenseitig in einem Energieblitz.
Als der Urknall passierte, hätte er gleiche Mengen an Materie und Materie erzeugen sollen Antimaterie. Und doch ist Materie überall und Antimaterie gibt es heute in unserem Universum kaum noch. Warum das?
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Ein neues Experiment vom CERN, die Europäische Organisation für Kernforschung, hat sich mit der Frage befasst, indem er untersucht hat, wie Materie und Antimaterie unterschiedlich auf das Gravitationsfeld der Erde reagieren könnten. Physiker glauben, dass Antimaterie mit einer anderen Geschwindigkeit zerfallen könnte als Materie, was erklären würde, warum sie weniger verbreitet ist. Um dies zu testen, müssen sie jedoch Antimaterieteilchen erzeugen, z
Positroniumatome. Dabei handelt es sich um Paare aus einem Elektron und einem Positron, die jedoch nur den Bruchteil einer Sekunde leben – genauer gesagt 142 Nanosekunden –, sodass nicht genügend Zeit bleibt, um Experimente mit ihnen durchzuführen.Der Durchbruch des CERN besteht in der Schaffung von Positroniumatomen, die viel länger leben – jeweils 1140 Nanosekunden. Sie konnten auch die Geschwindigkeit der erzeugten Positroniumatome verfolgen und beobachten, dass sie sich mit einer Geschwindigkeit zwischen 70 und 120 Kilometern pro Sekunde bewegen, was das Experimentieren mit ihnen erleichtert. Dies gelang ihnen mit dem wunderbar klingenden „Positron-zu-Positronium-Konverter“, der einen ultravioletten Laserblitz aussendet, um Positronen mehr Energie zu verleihen, damit sie länger leben.
Letztendlich können Wissenschaftler diese langlebigeren Positroniumatome in Experimenten verwenden, um zu sehen, wie sie auf die Schwerkraft reagieren. Zunächst müssen sie jedoch prüfen, ob die von ihnen erzeugten Atome elektrisch neutral sind. Glücklicherweise ist dies ohne die Verwendung von möglich CERN-Beschleuniger das derzeit wegen eines zweijährigen Upgradeprogramms geschlossen ist. Die meisten Experimente am CERN erfordern die Verwendung des Beschleunigers, um einen Protonenstrahl zu erzeugen, aber dieses Positronium-Experiment kann sogar während der Abschaltphase durchgeführt werden.
Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht Körperliche Untersuchung A.
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