Mittels Atomfalle

Physiker halten Antimaterie fast 17 Minuten lang stabil

(Bild: Wurtele Research Group)

Ein Durchbruch in der Antimaterie-Forschung ist einem internationalen Team von Physikern am CERN nahe Genf gelungen. Sie konnten Antiwasserstoff-Atome nicht nur für Sekundenbruchteile erhalten, sondern 1.000 Sekunden (also fast 17 Minuten) lang in einer Antimaterie-Falle festhalten – genügend Zeit, um Messungen zu machen und Experimente an ihnen durchführen zu können, wie sie jetzt im Fachblatt "Nature Physics" berichteten.

In der beobachtbaren Welt ist Antimaterie sehr kurzlebig, weil sich beim Aufeinandertreffen eines Teilchen-Antiteilchen-Paares beide unter Energiefreisetzung in einer sogenannten Annihilations-Reaktion gegenseitig vernichten. Einige leichte Antiteilchen sind in der Natur allgegenwärtig, aber Atome oder Moleküle aus Antimaterie kommen - soweit bisher bekannt - nicht natürlich vor, sie lassen sich aber in sogenannten Paarbildungsreaktionen mithilfe von Teilchenbeschleunigern erzeugen.

Erstmals Energieverteilung gemessen
Im Rahmen ihres Experiments stellten die Forscher der sogenannten ALPHA-Gruppe 309 Antiwasserstoff-Atome her und bewahrten sie 1.000 Sekunden (knapp 17 Minuten) in der Magnetfalle (Bild) auf. Außerdem gelang es ihnen erstmals, die Energieverteilung in einem solchen Antiwasserstoff-Atom zu messen. 

"Das mag nicht sehr aufregend klingen, aber es ist das erste Experiment überhaupt, das an gefangenen Antiwasserstoff-Atomen durchgeführt wurde", weiß Jonathan Wurtele vom ALPHA-Team. In weiteren Versuchen will man mit Mikrowellen experimentieren, um zu sehen, ob die Antiwasserstoff-Atome dieselbe Frequenz haben.

Atomfalle hält Antimaterie fest
Das ALPHA-Experiment am CERN besteht im Kern aus einem supraleitenden achtteiligen Magneten (im Bild eine Illustration desselben), der als Atomfalle dient: In seiner Vakuum-Kammer werden Antiprotonen aus einem Teilchenbeschleuniger mit Positronen – dem Gegenstück der Elektronen (mit dem sie bis auf das Vorzeichen der elektrischen Ladung und des magnetischen Moments in allen Eigenschaften übereinstimmen) – gemischt, wodurch neutraler Antiwasserstoff entsteht. Der Spin der Antiteilchen sorgt dafür, dass sie im Inneren der Kammer in der Schwebe bleiben und nicht die aus Materie bestehenden Wände berühren.

Bild: Wurtele Research Group