Antimaterie: 60 Smartphone-Kameras detektieren Antiwasserstoff
Insgesamt 3.840 Megapixel(öffnet im neuen Fenster) besitzt das optische Instrument, das am Cern die Auslöschung von Antiwasserstoff beobachten soll. Zum Einsatz kommen dabei die Fotosensoren von 60 Smartphones, die auf einem einzigen Chip neu zusammengefügt wurden.
Das Vorgehen war nötig, weil nur bei Smartphones die einzelnen Pixel kleiner als ein Mikrometer sind. Die Genauigkeit des optischen Geräts liegt laut der Forschungsgruppe der TU München(öffnet im neuen Fenster) bei 0,6 Mikrometern und ist damit 35-mal besser als bei bisher genutzten Instrumenten.
Antimaterie im Schwerefeld der Erde
Zum Einsatz kamen bis jetzt Fotoplatten, mit denen es entsprechend schwierig war, etwas zu detektieren, das ohnehin nur auf Umwegen sichtbar ist. An Echtzeitmessungen war mit dieser Technik zudem nicht zu denken.
In den Experimenten soll ein horizontaler Strahl von Antiwasserstoffteilchen erzeugt werden. Anschließend wird die vertikale Fallstrecke gemessen. Das gelingt nicht direkt, sondern die Annihilationspunkte des Antiwasserstoffs müssen detektiert werden. Erst bei der Auslöschung mit dem entsprechenden Antiteilchen, also einem Proton und einem Elektron, kann etwas beobachtet werden.
Ziel des Experiments ist, das genaue Verhalten von Antimaterie im Gravitationsfeld der Erde zu messen. Bisherige Versuche waren zu ungenau, um sagen zu können, ob Materie und Antimaterie sich genau gleich verhalten. Das würde mit den meisten aktuellen Annahmen übereinstimmen oder man entdeckt etwas Neues.
Viele weitere Anwendungen
Wenn jetzt die Frage aufkommt, wie man Antiwasserstoff erhält, ist das ganz einfach zu beantworten. Man nehme einen ausreichend leistungsstarken Teilchenbeschleuniger und schieße Protonen auf einen geeigneten Metallblock. Die entstehenden Antiprotonen können in einer elektromagnetischen Falle gehalten werden.
Positronen, die Antiteilchen von Elektronen, erhält man mithilfe eines Betastrahlers wie Natrium-22. Mit Antiproton und Positron besitzt man anschließend die beiden Antiteilchen von Proton und Elektron, den Bestandteilen eines Wasserstoffatoms. Die müssen nur noch zusammengefügt werden.
Wegen der überragenden Auflösung des neu kreierten Fotosensors ergeben sich zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten. Zukünftig sollen weitere Annihilationsprozesse damit beobachtet werden. Auch sonstige Teilchenbewegungen könnten in Echtzeit gefilmt werden.