Antimaterie geht unter! Die Wirkung der Schwerkraft auf den schwer fassbaren Zwilling der Materie wird enthüllt

Durch die Bestätigung, dass Antimaterie und reguläre Materie durch Gravitation angezogen werden, schließt die Entdeckung auch aus, dass Gravitationsabstoßung der Grund dafür ist, dass Antimaterie im beobachtbaren Universum weitgehend fehlt.

Forscher der internationalen Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA)-Kollaboration am CERN in der Schweiz haben ihre Ergebnisse heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht, eine Initiative, die von mehr als einem Dutzend Ländern und privaten Institutionen unterstützt wird, darunter den USA durch die gemeinsame US-amerikanische National Science Foundation/Department of Energy Partnership in Basic Plasma Science and Engineering-Programm.

„Der Erfolg der ALPHA-Zusammenarbeit ist ein Beweis für die Bedeutung der Teamarbeit über Kontinente und wissenschaftliche Gemeinschaften hinweg“, sagt Vyacheslav „Slava“ Lukin, Programmdirektor in der Physikabteilung der NSF. „Das Verständnis der Natur der Antimaterie kann uns nicht nur helfen zu verstehen, wie unser Universum entstanden ist, sondern kann auch neue, nie zuvor für möglich gehaltene Innovationen ermöglichen, wie Positronen-Emissions-Tomographie-Scans (PET), die durch die Anwendung unseres Wissens über Antimaterie zur Erkennung von Krebserkrankungen viele Leben gerettet haben.“ Tumoren im Körper.

Der schwer fassbare, flüchtige Zwilling der Materie

Abgesehen von den imaginären, mit Antimaterie betriebenen Warp-Antrieben und Photonentorpedos aus Star Trek ist Antimaterie völlig real und dennoch auf mysteriöse Weise knapp.

„Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass sich Antimaterie genauso verhalten sollte wie Materie“, sagte Jonathan Wurtele, Plasmaphysiker der University of California, Berkeley und Mitglied der ALPHA-Kollaboration. „Viele indirekte Messungen deuten darauf hin, dass die Schwerkraft wie erwartet mit Antimaterie interagiert“, fügte er hinzu, „aber bis zum heutigen Ergebnis hatte niemand tatsächlich eine direkte Beobachtung durchgeführt, die beispielsweise ausschließen konnte, dass sich Antiwasserstoff in einem Gravitationsfeld nach oben statt nach unten bewegt.“ "

Unser Körper, die Erde und fast alles andere, was Wissenschaftler im Universum wissen, bestehen überwiegend aus regulärer Materie, die aus Protonen, Neutronen und Elektronen besteht, wie Atome von Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen und den anderen Elementen des Periodensystems.

Antimaterie hingegen ist der Zwilling der regulären Materie, weist jedoch einige gegensätzliche Eigenschaften auf. Antiprotonen haben beispielsweise eine negative Ladung, während Protonen eine positive Ladung haben. Antielektronen (auch Positronen genannt) sind positiv, während Elektronen negativ sind.

Die vielleicht größte Herausforderung für Experimentatoren ist jedoch: „Sobald Antimaterie Materie berührt, explodiert sie“, sagte Joel Fajans, Mitglied der ALPHA-Kollaboration und Plasmaphysiker der University of California, Berkeley.

Die kombinierte Masse aus Materie und Antimaterie wird in einer Reaktion, die so heftig ist, dass Wissenschaftler sie als Vernichtung bezeichnen, vollständig in Energie umgewandelt.

„Für eine gegebene Masse sind solche Vernichtungen die dichteste Form der Energiefreisetzung, die wir kennen“, fügte Fajans hinzu.

Allerdings ist die Menge an Antimaterie, die im ALPHA-Experiment verwendet wird, so gering, dass die durch Antimaterie/Materie-Vernichtung erzeugte Energie nur für empfindliche Detektoren wahrnehmbar ist.

„Trotzdem müssen wir die Antimaterie sehr sorgfältig manipulieren, sonst verlieren wir sie“, sagte Fajans.

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