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CERN

Forscher maßen erstmals das Lichtspektrum von Antimaterie

Wissenschaftern am Forschungszentrum CERN in der Schweiz ist es erstmals gelungen, das optische Spektrum eines Anti-Wasserstoffatoms zu messen.

© AP
 

Möglich wurde der Erfolg durch technische Entwicklungen, die nun erlauben, dem Rätsel der Antimaterie noch genauer auf den Grund zu gehen. Eine der großen Fragen der Physik ist, warum das Universum größtenteils aus Materie besteht.

Denn das Standardmodell der Teilchenphysik - auf dem sozusagen das ganze Theoriegebäude der Physik beruht - besagt, dass es nach dem Urknall gleich viel Materie und Antimaterie gab. Auf der Suche nach einer Erklärung versuchen Physiker die Eigenschaften von Antimaterie-Atomen präzise zu vermessen und mit jenen ihrer Materie-Gegenstücke zu vergleichen.

Standardmodell bestätigt

Wissenschafter vom ALPHA-Forschungskonsortium des CERN berichten nun im Fachjournal "Nature", dass es ihnen erstmals gelungen ist, das optische Spektrum eines Anti-Wasserstoffatoms zu messen. Gemeint ist das spezifische Muster an Wellenlängen, die das Atom absorbiert oder abstrahlt, wenn seine Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt werden beziehungsweise wieder in den Grundzustand zurückfallen.

Die Forscher fanden heraus, dass Anti-Wasserstoff - im Rahmen der sehr präzisen Messgenauigkeit - das gleiche optische Spektrum besitzt wie Wasserstoff, wie das CERN am Montag mitteilte. Die Resultate bestätigen damit einmal mehr das Standardmodell der Teilchenphysik.

Eine gewisse Messunsicherheit bleibt jedoch - und vielleicht versteckt sich ausgerechnet darin ein Unterschied zwischen Materie und Antimaterie. Künftig wollen die Wissenschafter daher die Präzision weiter erhöhen und damit der Symmetrie von Materie und Antimaterie - und damit dem Standardmodell - noch genauer auf den Zahn fühlen.

Das Spektrum von Antimaterie zu messen ist dabei alles andere als einfach: Antimaterie-Teilchen sind schwierig herzustellen und stabil zu halten. Hinter der Studie stecken 20 Jahre technologische Entwicklungsarbeit, schrieb das CERN.

Geladene Anti-Teilchen wie beispielsweise Anti-Protonen zu bewegen und zu fangen sei relativ einfach, erklärte Jeffrey Hangst, Sprecher des ALPHA-Konsortiums. Anti-Wasserstoffatome seien eine schwierigere Angelegenheit, weil sie neutral geladen sind. "Wir haben daher eine spezielle magnetische Teilchenfalle gebaut, die darauf beruht, dass Anti-Wasserstoff ein klein wenig magnetisch ist." So konnten die Wissenschafter die Anti-Wasserstoffatome in der speziellen Vakuum-Falle fangen und das optische Spektrum messen.

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