Erstmals Antimaterie erzeugt und nachgewiesen

„Spiegelbilder der Materie“ für zukünftige Forschung

Am Genfer CERN ist ein wissenschaftlicher Durchbruch gelungen. Forscher konnten erstmals kalte Antiwasserstoffatome erzeugen und ihre Existenz auch nachweisen. Beim „Athena“-Projekt entwickelten internationale Physiker unter der Leitung von Claude Amsler in fünfjähriger Arbeit einen Antiwasserstoff-Detektor. Mit Hilfe der Apparatur lassen sich Antiprotonen mit Positronen zu Antiwasserstoff kombinieren. Mit dem Athena-Projekt wollen die Wissenschafter nachweisen, dass sich Antimaterie zum Beispiel chemisch genauso verhaltet wie Materie.

Antimaterie kann als „Spiegelbild von Materie“ beschrieben werden. Ein Atom wie Gold besteht zum Beispiel aus einem positiv geladenen Kern mit 79 Protonen und 118 Neutronen und einer negativ geladenen Elektronenwolke. Antigold besteht hingegen aus einem negativ geladenen Antikern mit 79 Antiprotonen und 118 Antineutronen und einer positiv geladenen Wolke von Positronen. Solche „Spiegelbilder der Materie“ wurden schon Ende des 19. Jahrhunderts vom englischen Physiker Schuster vorausgesagt. Doch bisher ist es, neben einer Ausnahmen von einem Dutzend flüchtigen Antiwasserstoffatomen, nicht gelungen, Antiatome im Universum zu beobachten oder sie künstlich zu erzeugen.

Laut den Wissenschaftern verhält sich Antimaterie genauso stabil wie Materie, kann aber nicht auf herkömmliche Weise gespeichert werden. Ein Kontakt mit Materie würde zur sofortigen Vernichtung der beiden führen. Forscher gehen davon aus, dass Antimaterie nach Entstehung des Universums ausgelöscht wurde und heute nicht mehr existent ist. Die Entstehung des Universums wird wissenschaftlich mit einem Überschuss an Materie erklärt, der wahrscheinlich durch grundlegende Natursymmetrien entstanden ist. Antimaterie könnte aber künstlich erzeugt werden und in einem speziellen Vakuum gespeichert werden.

Am CERN ist es nun gelungen nachzuweisen, dass Antiwasserstoff in ausreichender Menge für weitere Experimente hergestellt werden kann. Die Entdeckung könnte in Zukunft maßgeblich zur Energiegewinnung beitragen.

Im Athene-Experiment am CERN werden mit dem CERN-Beschleuniger Antiprotonen erzeugt, abgebremst und gespeichert. Die Wissenschafter können alle zehn Sekunden rund 100.000 Antiprotonen einfangen. Positronen werden aus einer radioaktiven Quelle gewonnen und ebenfalls gespeichert. Die Antiprotonen und Positronen werden zusammengeführt. Bei einer Temperatur von 15 Kelvin fangen die Positronen die Antiprotonen ein. Nach Bildung der Antiwasserstoffatome werden die elektrisch neutralen Atome vernichtet. Der Detektor hat einen Durchmesser von 14 und eine Länge von 25 Zentimetern. Wissenschafter der Universitäten Aarhus, Rio de Janeiro, Brescia, Pavia, Genua, Tokio, Swansea, Zürich und von CERN entwickelten gemeinsam die Apparatur.