Fakt der Woche

Forscher am CERN haben die Masse des Antiprotons noch genauer vermessen und dabei keinen Unterschied zum Proton festgestellt. Dafür haben sie ein neues Verfahren entwickelt, das Antiprotonen auf extrem niedrige Temperaturen bringt.

Materie- und Antimaterieteilchen werden immer gemeinsam in Teilchenkollisionen erzeugt, sie haben dieselbe Masse und eine gegensätzliche elektrische Ladung. Untersuchungen von Antimaterie sind allerdings schwierig, weil sie sich im Kontakt mit Materie sofort auslöscht. Der Antiproton Decelerator am CERN liefert einen Antiprotonen-Strahl mit niedriger Energie, der Experimente mit Antimaterie ermöglicht. Wissenschaftler des ASACUSA-Experiments nutzen diesen Strahl, um Heliumatome zu erzeugen, in denen ein Elektron durch ein Antiproton ausgetauscht wird. In einem Spektroskopieverfahren mit einem Laserstrahl kann die Masse der Antiprotonen in diesen Teilchen im Vergleich zu der eines Elektrons gemessen werden.

Die Forscher berichten jetzt im Fachblatt Science, dass sie die Präzision ihres Verfahrens deutlich erhöht haben, indem sie das verwendete Heliumgas auf eine Temperatur von unter -271 Grad Celsius abkühlten, wodurch die mikroskopische Bewegung der Atome im Gas stark reduziert wird und genauere Messungen möglich sind. Durch die Messung der Masse von Antimaterieteilchen können die Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik überprüft werden. Das besagt, dass die Masse von Materie- und Antimaterieteilchen exakt identisch sein muss. Kleinste Abweichungen wären Hinweise auf Physik außerhalb des Standardmodells und damit eine wissenschaftliche Sensation, weil sie erste Antworten auf die Frage geben könnten, warum die im Urknall produzierte Antimaterie verschwunden ist.

Bald geht auch der ELENA-Beschleuniger am CERN in Betrieb, der die Messungen am Antiproton Decelerator weiter präzisieren kann.