Materie aus Licht: Forscher wollen Tür zu neuer Physik öffnen


Symbolbild: Licht

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Jena (Deutschland) – In einem internationalen Erstversuch versucht sich ein internationales Physikerteam derzeit an einem bislang als nicht möglich geltenden Experiment, in dem sie Materie aus Licht erzeugen wollen. Laut den beteiligten Wissenschaftlern würde ein Erfolg der Experimente die Tür zu einer neuen Physik öffnen.

Schon 1934 beschrieben Gregory Breit und John A. Wheeler 1934 erstmals theoretisch, wie sich Licht durch Erzeugung eines Elektronen-Positronen-Paares in Materie umwandeln ließe. In den 1960er Jahren führte dann der Nobelpreisträger Julian Schwinger diese Theorie fort und postulierte, dass man bei sehr hoher Feldstärke Elektronen und Positronen aus dem Vakuum herausreißen könnte. Diese sogenannte Theorie der Quantenelektrodynamik ist heute zwar weltweit akzeptiert, einzig ihre Gültigkeit bei hohen Feldstärken und der direkte Nachweis von Paarerzeugung aus dem Vakuum stand bislang noch aus – bis jetzt.

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„Wir sind gerade mitten im Versuch, die Tür zu einer neuen Physik zu öffnen“, sagt Dr. Christian Rödel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Fünf Physiker vom Jenaer Institut für Optik und Quantenelektronik arbeiten hierzu gemeinsam mit rund 30 weiteren Wissenschaftlern vom Imperial College London (England), der Queen‘s University Belfast (Nordirland), der University of California, Berkeley (USA) und vom Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in der Helmholtz-Gemeinschaft (Hamburg) am Rutherford Appleton Laboratory in der Nähe von Oxford, um durch Licht-Licht-Wechselwirkung Materie erzeugen.

Masterstudent Harsh Harsh überprüft die Justage des Astra Gemini-Lasers in der Experimentierkammer.
Copyright: Christian Rödel/FSU

„Durch moderne Lasertechnologie und extrem intensive Laserstrahlung ist das früher Unmögliche denkbar geworden – dass wir durch Licht-Licht-Wechselwirkung Materie erzeugen“, erläutert Dr. Rödel.

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In einer vier Quadratmeter großen Vakuumkammer lassen die Forscher dafür hochenergetische Photonen, also Lichtteilchen, mit einem Hochintensitätslaserstrahl kollidieren, berichtet die Pressemitteilung der Friedrich-Schiller-Universität Jena und führt dazu weiter aus: „Bei der Kollision sollten nach der QED-Theorie einige Elektronen-Positronen-Paare entstehen, also Materie und Antimaterie, die als geladene Teilchen von mehreren Magneten abgelenkt und dann von einem extrem empfindlichen Detektorsystem gemessen werden können.“

„Sollte der Versuch gelingen, könnte die Teilchenphysik revolutionieren“, zeigen sich die beteiligten Physiker schon vorab begeistert und erklären „Die Effekte, die wir untersuchen, könnten wichtige Prozesse sein, die in den ersten 100 Sekunden nach dem Urknall abgelaufen sind – als allein aus Licht Materie entstanden ist.“

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