Cern: Forscher vermessen Antimaterie

Forscher am Cern haben erste Messungen mit Antiwasserstoff durchgeführt. Die Forscher hoffen auf Erkenntnisse, die Aufschluss darüber geben, warum das Universum Materie gegenüber Antimaterie bevorzugt.

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Jeffrey Hangst untersucht Antiwasserstoff.
Jeffrey Hangst untersucht Antiwasserstoff. (Bild: Cern)

Nachdem es Cern-Forschern im Juni 2011 gelang, Antiwasserstoff in einer Art Langzeitfalle für rund 1.000 Sekunden festzusetzen, konnten sie nun erste Messungen an den Antiwasserstoffatomen vornehmen. Es gilt herauszufinden, wie sich Antimaterie verhält, um besser zu verstehen, wie das Universum entstand.

Rätsel Antimaterie

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Antimaterie ist das Spiegelbild der Materie: Beide sind identisch aufgebaut, haben aber entgegengesetzte Ladung. Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Antiwasserstoff hingegen aus einem Antiproton und einem Positron. Treffen beide aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus.

Antimaterie stellt Wissenschaftler noch immer vor ein Rätsel. Theoretisch müsste es genauso viel Antimaterie geben wie Materie, da beide beim Urknall in gleicher Menge entstanden sein müssten. Da das Universum aus Materie besteht, zieht die Natur Materie offensichtlich vor. Es sind jedenfalls bisher noch keine Himmelskörper entdeckt worden, die aus Antimaterie bestehen. Die Forscher wollen herausfinden, warum die Antimaterie verschwunden ist.

Untersuchungsobjekt Antiwasserstoff

Dabei ist Antiwasserstoff ein guter Ansatzpunkt, denn Wassertoffatome sind sehr einfach aufgebaut - sie haben nur ein Elektron, das um einen Kern kreist - und gut erforscht. Wasserstoffatome können zudem mit Licht angeregt werden, wodurch die Elektronen auf höhere Orbits wechseln. Beim Sprung zurück in den Normalzustand emittieren die Atome Licht mit einer bestimmten Frequenz, die leicht messbar ist. Nach den Prinzipien der Physik sollte sich Antiwasserstoff genauso verhalten wie Wasserstoff, so dass die Forscher hoffen, letztendlich die gleiche Lichtfrequenz messen zu können.

  • Das Alpha-Experiment am Cern, in dem Antimaterie untersucht wird
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  • Jeffrey Hangst untersucht Antiwasserstoff.
  • Die Antimeteriefalle des Cern
  • Der Antiproton Decelerator des Cern
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Jeffrey Hangst untersucht Antiwasserstoff.
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So weit sind die Cern-Forscher aber noch nicht. In einem in Nature veröffentlichten Aufsatz beschreiben sie aktuell erste Messungen. Dabei wurde der Elektronenspin der Antiwasserstoffatome mit Mikrowellen umgedreht, so dass sie ihre magnetische Orientierung wechseln. Die durch magnetische Felder gefangenen Antiwasserstoffatome entfleuchen so ihrer Falle, stoßen mit Materie zusammen und werden ausgelöscht. Dabei hinterlassen sie charakteristische Muster in den sie umgebenden Partikeldetektoren.

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