Wissen : Physiker erzeugen Anti- Alphateilchen

Die Erzeugung der bislang massereichsten Kerne aus Antimaterie vermeldet eine internationale Physikergruppe. Die Kerne bestehen aus zwei Antiprotonen und zwei Antineutronen. Sie bilden sich, wenn beinahe lichtschnelle Goldkerne frontal aufeinanderprallen und aus der freigesetzten Energie Elementarteilchen kondensieren, die wiederum gruppenweise zusammenfinden.

Erwartungsgemäß ist diese Produktionsmethode nicht sehr effektiv, berichten die Forscher der Star-Kollaboration in einem vorab zur Diskussion gestellten Artikel. Bei rund einer Milliarde Kollisionen konnten demnach nur 18 Anti-Alphateilchen und Kerne von Antihelium-4 nachgewiesen werden. Und in näherer Zukunft dürfte es auch nicht gelingen, noch schwerere Kerne aus Antiteilchen herzustellen, glauben die Forscher.

Antiteilchen sind gewissermaßen Spiegelbilder ihrer vertrauten Pendants und tragen die entgegengesetzte elektrische Ladung. In einem irdischen Labor wurde das erste Antiteilchen – das positiv geladene Positron als Gegenstück zum negativ geladenen Elektron – zu Beginn der 30er Jahre hergestellt. Im Kosmos sollte dagegen beim Urknall reichlich Antimaterie entstanden sein. Wie viel von dieser Antimaterie noch existiert, ist offen.

Das am Brookhaven National Laboratory im US-Bundesstaat New York laufende Star-Experiment könnte zur Lösung des Rätsels beitragen. In dem hausgroßen Detektor treffen Goldkerne mit einer Energie von 200 Gigaelektronenvolt aufeinander und zerschmelzen dabei förmlich zu einem Plasma ihrer elementarsten Bestandteile, den Quarks und Gluonen. Indem sich das Plasma ausdehnt und abkühlt, finden diese Teilchen zu einem wahren Zoo von Partikeln zusammen, die anhand ihrer Flugbahn im Magnetfeld des Detektors identifiziert werden können.

Je größer die Partikel sind, desto seltener entstehen sie. Im Experiment kommt ein Helium-4-Kern (12 Quarks) auf etwa 300 Helium-3-Kerne (9 Quarks), berichten die Forscher. Das gleiche Verhältnis ist auch bei den Antikernen zu beobachten. Die Zahlen stimmen gut mit rechnerischen Vorhersagen überein, denen zufolge sich der nächststabile Antikern Antilithium-6 nochmals um den Faktor 2,6 Millionen seltener bilden sollte.

Die Herstellung noch schwererer Antikerne mit heutigen Beschleunigern ist damit praktisch ausgeschlossen, folgern die Forscher. Und sollte es umgekehrt gelingen, Anti-Alphateilchen oder noch größere Antikerne im All nachzuweisen, spräche dies für das Vorhandensein beträchtlicher Mengen von Antimaterie im Kosmos. JKM

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