21.12.2016

Fakt der Woche

Wissenschaftler des ALPHA-Experiments am CERN haben erstmals das optische Spektrum eines Antimaterie-Wasserstoff-Atoms vermessen. Sie haben dabei keinen Unterschied zum normalen Wasserstoff-Atom festgestellt.

Wissenschaftler sind deshalb so interessiert an der Frage, ob Materie- und Antimaterieteilchen sich voneinander unterscheiden, weil ein Unterschied erklären könnte, warum unsere Welt hauptsächlich aus Materie besteht, obwohl beim Urknall genauso viel Antimaterie entstanden sein muss. Bisher weiß man nur, dass sie eine gegensätzliche elektrische Ladung haben. Untersuchungen von Antimaterie sind allerdings schwierig, weil sie sich im Kontakt mit Materie sofort auslöscht. Der Antiproton-Decelerator (Antiprotonen-Entschleuniger) am CERN liefert einen Antiprotonen-Strahl mit niedriger Energie, der verschiedene Experimente mit Antimaterie ermöglicht. Eines dieser Experimente ist das ALPHA-Experiment, in dem Anti-Wasserstoff erzeugt und durch komplexe magnetische Fallen fixiert wird, sodass einzelne Anti-Atome untersucht werden können.

In der neuesten Messung, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, verwendeten die ALPHA-Forscher einen Laser, um das Lichtspektrum von Antiwasserstoff zu untersuchen. In einem Atom bewegen sich Elektronen auf bestimmten Bahnen, Orbits, um den Atomkern. Wenn Elektronen die Orbits wechseln, absorbieren oder emittieren sie Energie in Form von Licht, und jedes Element hat sein charakteristisches Emissions- bzw Absorptionsspektrum. Das von Wasserstoff ist sehr genau bekannt. Für Anti-Wasserstoff gab es bisher keine Messungen. Jetzt konnten die Wissenschaftler erstmals innerhalb der experimentellen Grenzen bestimmen, dass kein Unterschied zwischen Anti-Wasserstoff und Wasserstoff besteht.

Durch die Untersuchung der Eigenschaften von Antimaterie können die Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik überprüft werden. Das besagt, dass die Spektren von Materie- und Antimaterie-Atomen exakt identisch sein müssen. Die Forscher wollen ihre Untersuchungen jetzt noch präziser machen, um kleinste Unterschiede ausschließen zu können.

Weitere Informationen zur Messung

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