Am CERN wurde zum ersten Mal Antimaterie gemessen (Bild: KEYSTONE/Laurent Gillieron).

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CERN-Forscher messen erstmals das Lichtspektrum von Antimaterie

Wissenschaftlern am Forschungszentrum CERN ist es erstmals gelungen, das optische Spektrum eines Anti-Wasserstoffatoms zu messen. Dafür waren technische Entwicklungen nötig, die nun erlauben, dem Rätsel der Antimaterie noch genauer auf den Grund zu gehen.

Eine der grossen Fragen der Physik ist, warum das Universum grösstenteils aus Materie besteht. Denn das Standardmodell der Teilchenphysik – auf dem quasi das ganze Theoriegebäude der Physik beruht – sagt voraus, dass es nach dem Urknall gleich viel Materie und Antimaterie gab.

Auf der Suche nach einer Erklärung versuchen Physikerinnen und Physiker die Eigenschaften von Antimaterie-Atomen präzise zu vermessen und mit jenen ihrer Materie-Gegenstücke zu vergleichen. Wissenschaftler vom ALPHA-Forschungskonsortium des CERN berichten nun im Fachjournal ‹Nature›, dass es ihnen erstmals gelungen ist, das optische Spektrum eines Anti-Wasserstoffatoms zu messen.

Spezifisches Muster

Gemeint ist das spezifische Muster an Wellenlängen, welches das Atom absorbiert oder abstrahlt, wenn seine Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt werden beziehungsweise wieder in den Grundzustand zurückfallen.

Die CERN-Forschenden fanden heraus, dass Anti-Wasserstoff – im Rahmen der sehr präzisen Messgenauigkeit – das gleiche optische Spektrum besitzt wie Wasserstoff, wie das CERN am Montag, 19. Dezember 2016, mitteilte. Die Resultate bestätigen damit einmal mehr das Standardmodell der Teilchenphysik.

Eine gewisse Messunsicherheit bleibt jedoch – und vielleicht versteckt sich ausgerechnet darin ein Unterschied zwischen Materie und Antimaterie. Künftig wollen die Forscher daher die Präzision noch weiter erhöhen und damit der Symmetrie von Materie und Antimaterie – und damit dem Standardmodell – noch genauer auf den Zahn fühlen.

Schwierig zu fassendes Teilchen

Das Spektrum von Antimaterie zu messen ist dabei alles andere als einfach: Antimaterie-Teilchen sind schwierig herzustellen und stabil zu halten. Hinter der Studie stecken 20 Jahre technologische Entwicklungsarbeit, schrieb das CERN.

Geladene Anti-Teilchen wie beispielsweise Anti-Protonen zu bewegen und zu fangen sei relativ einfach, erklärte Jeffrey Hangst, Sprecher des ALPHA-Konsortiums, gemäss der Mitteilung. Anti-Wasserstoffatome seien eine schwierigere Angelegenheit, weil sie neutral geladen sind.

«Wir haben daher eine spezielle magnetische Teilchenfalle gebaut, die darauf beruht, dass Anti-Wasserstoff ein klein wenig magnetisch ist.» So konnten die Wissenschaftler die Anti-Wasserstoffatome in der speziellen Vakuum-Falle fangen und das optische Spektrum messen. Dieses Ergebnis demonstriere das Potenzial der technischen Entwicklung, die den Weg zu einer neuen Ära der hochpräzisen Antimaterie-Forschung ermögliche, so das CERN.

(sda)

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In aller Kürze:

Im Forschungszentrum CERN wurde zum ersten Mal das Lichtspektrum von Antimaterie gemessen.

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