Physiker jubeln

CERN-Forscher fangen erstmals Antimaterie ein

Forschern ist es erstmals gelungen, Atome aus Antimaterie mit Magnetfeldern einzufangen. Das Team am Genfer CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung, konnte insgesamt 38 Antiwasserstoff-Atome für jeweils gut anderthalb Zehntelsekunden in einem aufwendigen System einschließen.

Dadurch verhinderten die Forscher, dass die Antimaterie mit normaler Materie reagieren konnte - ein Prozess, in dem sich die beiden Materieformen gegenseitig auslöschen. Das System macht es erstmals möglich, die Eigenschaften von Antimaterie genauer zu untersuchen und so grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten auf den Prüfstand zu stellen.

Antimaterie ist aus Antiteilchen aufgebaut, ähnlich wie normale Materie aus normalen Teilchen. Dabei unterscheiden sich Antiteilchen von normalen Teilchen durch ihre jeweils entgegengesetzte elektrische Ladung: Während ein Elektron negativ geladen ist, hat sein Gegenstück, das Positron, eine positive Ladung. Obwohl sich beim Urknall - laut gängiger Theorie - etwa ebenso viel Antimaterie wie Materie gebildet haben sollte, kommen Antiteilchen auf der Erde nur in winzigen Mengen natürlich vor, und selbst im Universum lassen sich größere Mengen an Antimaterie nicht nachweisen.

Zwei Hindernisse
Allerdings können Antiteilchen und aus ihnen zusammengesetzte Antiatome künstlich erzeugt werden. So gelang es erstmals 1995 am CERN, Antiwasserstoff-Atome nachzuweisen. Wirklich untersuchen ließen sich die Anti-Atome bislang jedoch nicht. Zum einen sind Antiteilchen sehr kurzlebig, denn sobald sie auf ihre Gegenstücke treffen, kommt es zur Annihilation - die beiden Teilchen vernichten sich unter Freisetzung von Energie gegenseitig. Zum anderen waren die bisher erzeugten Antiwasserstoff-Atome extrem heiß, das heißt, die Teilchen bewegten sich sehr schnell und ließen sich auch deswegen nicht analysieren. 

Den CERN-Forschern ist es jetzt erstmals gelungen, beide Hindernisse zu überwinden: Sie kühlten Antiprotonen in einem sogenannten Speicherring bis auf ein halbes Grad über dem absoluten Nullpunkt herunter und brachten sie dann dazu, mit Positronen zu Antiwasserstoff-Atomen zu reagieren.

Magnetfeldsystem als Spiegel
Das fand innerhalb eines speziell entworfenen Magnetfeldsystems statt, das wie ein Spiegel funktionierte: Sobald sich die Antiteilchen der "Wand" näherten, wurden sie zurück in die Mitte des Systems reflektiert. Auf diese Weise gelang es den Wissenschaftlern, in insgesamt 335 Zyklen 38 Antiwasserstoff-Atome einzufangen und jeweils mindestens 172 Millisekunden festzuhalten.  

Die Forscher hoffen, künftig sowohl den eingefangenen Anteil als auch die Zeit, die die Antiteilchen in der Falle verbringen, noch deutlich erhöhen zu können - erst dann sind die wirklich entscheidenden Experimente zum Verhalten von Antimaterie durchführbar.