Wo ist die Antimaterie?

Dies ist eine der großen Fragen der Teilchenphysik, der die Wissenschaftler am LHC auf den Grund gehen. Beim Urknall müssten Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden sein und sie hätten sich direkt wieder vernichtet, wenn sie aufeinander getroffen wären. Ein kleiner Unterschied in den Eigenschaften von Materie und Antimaterie muss dafür verantwortlich sein, dass Materie übrig geblieben ist und unser heutiges Universum bildet. Doch was ist dies für ein Unterschied?

Am LHC gehen insbesondere die Wissenschaftler des LHCb-Experiments dieser Frage auf den Grund. Sie konzentrieren sich auf Teilchen, die b-Quarks enthalten, denn von diesen erwarten sie neue Informationen.

Doch auch andere Experimente untersuchen diese Frage, zum Beispiel das ALPHA-Experiment am CERN. Hier verwenden die Wissenschaftler eines der am besten bekannten Systeme der Physik: das Wasserstoffatom. Dieses ist das einfachste Atom und besteht aus einem Proton im Kern und einem Elektron in der Hülle. Die Eigenschaften dieses Atoms kennen die Wissenschaftler sehr genau. Daher ist es das Atom, das sich anbietet, um es mit seinem Partner aus der Welt der Antimaterie – dem Anti-Wasserstoffatom – zu vergleichen. Verhalten sich beide Atome gleich? Oder zeigen sich kleine Unterschiede?

Doch bevor so ein Vergleich starten kann, müssen die Forscher zuerst Anti-Wasserstoff herstellen. Anti-Wasserstoff hat im Kern ein Antiproton, das von einem Positron, also dem Antiteilchen des Elektrons umkreist wird. Das Experiment stellt die Wissenschaftler nicht nur vor die Herausforderung Anti-Wasserstoff zu erzeugen, sondern vielmehr diesen auch zu speichern, so dass er nicht mit Materie in Kontakt kommt. Denn sobald Materie und Antimaterie aufeinandertreffen, vernichten sie sich. Bereits seit 2002 sind die Wissenschaftler am CERN in der Lage Anti-Wasserstoffatome in größeren Mengen zu produzieren. Im letzten Jahr gelang es ihnen 38 dieser Atome im Vakuum in einer komplexen Anordnung von Magnetfeldern für eine zehntel Sekunde zu speichern. Deutlich länger als es bisher möglich war. Nun arbeiten die Wissenschaftler daran mehr Atome über eine längeren Zeitraum zu speichern. Es wird also auch bei diesem Experiment noch Zeit vergehen, bis die Wissenschaftler Antworten auf eine der großen Fragen der Teilchenphysik geben können.