Antimaterie: Cern nimmt zwei neue Experimente in Betrieb

Materie und Antimaterie sollen vergleichbare physikalische Eigenschaften haben. Dennoch gibt es mehr Materie im Universum. Das Cern hat zwei Experimente eingerichtet, in denen das Verhalten von Antimaterie in der Schwerkraft untersucht werden soll. Vielleicht lösen sie so das Rätsel der ungleichen Verteilung.

Artikel veröffentlicht am 5. November 2018, 13:30 Uhr, Werner Pluta

Bau des Experiments Alpha-g am Cern in Genf: Weshalb besteht das Universum nicht aus Antimaterie? (Bild: Cern)

Wirkt die Schwerkraft auf Antimaterie genauso wie auf normale Materie? Oder fällt Antimaterie in einem Vakuum nach oben? Das wollen Forscher am europäischen Kernforschungszentrum Cern untersuchen. Dafür wurden am Cern zwei neue Experimente gebaut und in Betrieb genommen: Alpha-g und GBAR.

In beiden werden die Antimaterieteilchen zunächst in einer Magnetfalle gefangen. Diese wird dann ausgeschaltet, damit die Teilchen der Schwerkraft ausgesetzt sind. Detektoren erfassen, wo sie mit normaler Materie in Kontakt kommen und ausgelöscht werden. Daraus lassen sich dann Rückschlüsse auf die Wirkung der Schwerkraft auf Antiatome ziehen.

Alpha-g ähnelt dem bereits vorhandenen Alpha-Experiment, das neutrale Antiwasserstoffatome, die im Antiproton Decelerator (Antiprotonen-Verzögerungsring, kurz AD) erzeugt wurden, in einer Magnetfalle einfängt und mit Laserlicht oder Mikrowellen bestrahlt, um sie zu vermessen. Das Alpha-g-Experiment ist aber anders, nämlich vertikal aufgebaut.

GBAR wird von dem Verzögerungsring Extra Low Energy Antiproton (Elena) mit Antiprotonen versorgt, aus denen dann Antiwasserstoffionen und neutrale Antiatome erzeugt werden. Die Antiteilchen werden dann aus einer Höhe von 20 Zentimetern fallen gelassen, wobei die Forscher sie beobachten.

Materie und Antimaterie sind identisch aufgebaut, haben aber entgegengesetzte Ladung. Nach dem Standardmodell der Physik sind sie symmetrisch, sollten also die gleichen physikalischen Eigenschaften haben. So konnten Cern-Forscher bereits nachweisen, dass Wasserstoff und Antiwasserstoff eine identische Masse sowie die gleichen optischen Eigenschaften haben.

Eine vollständige Symmetrie von Materie und Antimaterie gibt es aber dennoch nicht: Das Standardmodell sagt voraus, dass es nach dem Urknall die gleichen Mengen an Materie und Antimaterie gegeben haben muss. Aber das heutige Universum besteht offensichtlich fast ausschließlich aus normaler Materie. Ein möglicherweise unterschiedliches Verhalten in der Schwerkraft könnte Erkenntnisse darüber bringen, weshalb es mehr Materie als Antimaterie gibt.