CERN analysiert erstmals Lichtspektrum von Antimaterie

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Die Laser-Messeinheit des APLHA-Experiments des LHC-Teilchenbeschleunigers am CERN.

Copyright: CERN

Genf (Schweiz) – Es ist der Stoff, aus dem Science-Fiction-Antriebe bestehen: Antimaterie. Jetzt haben Physiker mit Hilfe des Teilchenbeschleunigers LHC am europäischen Kernforschungszentrum CERN erstmals das Lichtspektrum eines Antimaterie-Atoms beobachtet – und bestätigen damit zugleich das Standardmodell der Teilchenphysik.

Wie das Team des ALPHA-Konsortiums um Jeffrey Hangst von der Universiteid Aarhus in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals „Nature“ (DOI: 10.1038/nature21040) berichtet, eröffne die Beobachtung eine völlig neue Ära der Hochpräzisions-Antimaterie-Forschung.

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Anhand der Messung des Anti-Wasserstoffs stellten die Forscher fest, dass dieses Teilchen das gleiche optische Spektrum aufweist wie sein „normales“ Wasserstoff-Gegenstück. Damit würde dieses Ergebnis erneut das Standardmodell der Teilchenphysik bestätigen.

„Mit nur einem Proton und einem Elektron, ist Wasserstoff das am häufigsten vorkommende, einfachste und am besten verstandene Atom im Universum. Sein Spektrum wurde bereits mit hoher Präzision vermessen“, so die Autoren der Studie und führen weiter aus: „Über Anti-Wasserstoffatome hingegen war bislang nur wenig bekannt. Der Grund hierfür liegt in dem Umstand, dass das Universum nahezu vollständig aus (normaler) Materie besteht und die Bestandteile von Anti-Wasserstoffatomen im Labor erstellt und zusammengefügt werden müssen, bevor das Spektrum von Anti-Wasserstoffatomen gemessen werden kann.“

Der mit diesem Prozess verbundenen große Aufwand habe sich jedoch schlussendlich gelohnt, versichern die Forscher und erklären weiter: „Auf diese Weise konnten wir die Grundprinzipien der Physik von Wasserstoff im Gegensatz zu Anti-Wasserstoff untersuchen, um so die Unausgewogenheit zwischen normaler und Anti-Materie im Universum besser zu verstehen.“

Laut dem Standardmodell der Teilchenphysik sollte es unmittelbar nach dem Urknall eigentlich eine annähernde Gleichverteilung von Materie und Antimaterie gegeben haben. Heute jedoch, finden sich in der Natur allerdings nahezu keine Antimaterieatome mehr. Forscher vermuten, dass ein winziger Überschuss von normaler Materie zu Beginn des Universums zu dieser Situation geführt hatte.

In der angesichts der Messungen verbleibenden Messungenauigkeit von rund 0,2 Milliardsel könnte sich, so vermuten die Wissenschaftler abschließend, einer der ausschlaggebenden Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie verbergen. Deshalb sind die Wissenschaftler derzeit darum bemüht, die Messgenauigkeit zukünftiger Experimente noch zu steigern.

GreWi-Kurzgefasst
– Erstmals ist mit dem LHC-Teilchenbeschleuniger am CERN die spektrale Vermessung eines Anti-Wassertstoffatoms gelungen.
– Diese zeigt, dass beide Atome das gleiche optische Spektrum aufweisen.
– Der Unterschied zwischen normaler und Antimaterie, den Wissenschaftler für das massive Ungleichgewicht der Verteilung zwischen den Materiearten im heutigen Universum verantwortlich machen, vermuten die Forscher nun in minimalsten Messungenauigkeiten.

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