Cern gelingt erstmaliger Transport von Antimaterie
Forschenden am Cern ist es erstmals gelungen, Antimaterie in einem Lastwagen zu transportieren. Dies ist ein wichtiger Schritt, um Antiprotonen für präzisere Messungen in andere Labore zu bringen. Damit wollen Forschende Fragen zum Urknall klären.
92 Antiprotonen hat die Europäische Organisation für Kernforschung (Cern) am Dienstag unbeschadet in einem Lastwagen acht Kilometer weit über ihr Gelände in Genf transportiert, wie die Forschenden am Nachmittag vor den Medien erklärten. «Es ist eine bemerkenswerte Leistung», schrieb das Cern in einer Mitteilung.
Der Transport von Antimaterie ist äusserst heikel: Antimaterie ist das Gegenstück zu Materie. Während normale Materie aus Teilchen wie Elektronen und Protonen besteht, besteht Antimaterie aus «Antiteilchen», die gleiche Eigenschaften haben, aber entgegengesetzte Ladungen.
Wenn Antimaterie auf Materie trifft, vernichten sich die beiden gegenseitig und setzen dabei Energie in Form eines hochenergetischen Lichtblitzes frei. Dieser Vorgang ist aus dem Science-Ficition-Film «Illuminati» und dem gleichnamigen Bestseller von Autor Dan Brown bekannt. Dort wird aus Antimaterie eine zerstörerische Bombe gebaut.
Angesichts der «äusserst geringen Anzahl» an transportierten Antiprotonen habe am Dienstag aber keine Gefahr für die Umgebung bestanden, hiess es vom Cern auf Anfrage der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Die Energie, die bei der Vernichtung der gesamten Jahresproduktion an Antiprotonen freigesetzt würde, reicht laut Cern lediglich aus, um eine 100-Watt-Glühbirne für fünf Sekunden zu betreiben.
Damit sich die Materie und die Antimaterie nicht berühren, haben Forschende einen rund eine Tonne schweren Spezialcontainer entwickelt. In dieser sogenannten Penning-Falle schwebten die Teilchen in einem Hoch-Vakuum bei minus 268 Grad Celsius.
Wenn die in einem Vakuum schwingenden Antiprotonen durch den Ruck mit der Fallenwand in Berührung kämen, die ja aus Materie besteht, würden sie zerstrahlen. «Wir haben vor 15 Jahren mit der Entwicklung angefangen», sagte Stefan Ulmer, Leiter des Base-Experiments, im Rahmen dessen der Versuch durchgeführt wurde, vor den Medien.
«Wir sehen in den Antimaterie-Messungen einen vielversprechenden Ansatz, um eines der fundamentalsten Rätsel der modernen Physik zu lösen – die Frage, warum das Universum von Materie dominiert wird und nicht von Antimaterie», sagte Ulmer.
Gemäss der Urknall-Theorie müssten Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden sein. Da sich beide bei Kontakt gegenseitig vernichten, dürfte das Universum heute gar nicht existieren. Die Wissenschaft sucht nach Erklärungen dafür. Eine Hypothese ist, dass es winzige, bisher unentdeckte Unterschiede zwischen Materie- und Antimaterieteilchen gibt, eine sogenannte Asymmetrie.
«Eine mögliche Entdeckung einer Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie könnte unser Verständnis von Kausalität, Raumzeit und sogar Energieerhaltung grundlegend in Frage stellen», so Ulmer.
Um eine solche Asymmetrie zu entdecken, sind aber genaueste Messungen notwendig.
Das Cern ist derzeit nach eigenen Angaben der einzige Ort weltweit, an dem Antiprotonen produziert werden. Die Messungen können am Cern selbst aber nicht mit der gewünschten Präzision durchgeführt werden, weil die Maschinen und Ausrüstungen in der «Antimateriefabrik» magnetische Fluktuationen erzeugen. Diese Fluktuationen sind zwar sehr klein, aber sie beeinträchtigen die präzisen Messungen der Eigenschaften von Antiprotonen.
Forschende wollen daher Antimaterie an andere Orte transportieren – etwa nach Düsseldorf, wo an der Heinrich-Heine-Universität solche genauen Messungen durchgeführt werden sollen.
Bis Antimaterie nach Düsseldorf transportiert wird, wird es aber noch eine Weile dauern. So muss die Reichweite des Transports erhöht werden, um Strecken von mehreren hundert Kilometern zurücklegen zu können. Ausserdem müssten auch rund 1000 Antiprotonen transportiert werden können. Die Forschenden gehen davon aus, dass es in den Jahren 2029 bis 2030 soweit sein könnte.
