Rekordmessung erweitert Kenntnisse über Antimaterie

    19. Oktober 2017, 06:00
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    Magnetisches Moment des Antiprotons so genau wie nie zuvor bestimmt

    Meyrin – Einer neuen Messmethode ist es zu verdanken, dass das BASE-Experiment am Teilchenforschungszentrum CERN bei Genf seinen eigenen Rekord gebrochen hat: Die Physiker konnten das magnetische Moment des Antiprotons um den enormen Faktor 350 genauer messen als bei der zuvor genauesten Messung, deren Ergebnisse sie Anfang des Jahres vorgestellt hatten.

    Beim vorherigen hatten die Forscher die Messgenauigkeit nur um den Faktor sechs verbessern können. Die neue Methode beruht auf simultanen Messungen an zwei Antiprotonen, welche die Forschenden in zwei sogenannten Penning-Fallen einfingen. In diesen Teilchenfallen lassen sich geladene Teilchen – oder in diesem Fall Anti-Teilchen – für präzise Messungen ihrer Eigenschaften festsetzen und speichern.

    "Dieses Ergebnis ist der Höhepunkt vieler Jahre kontinuierlicher Forschung und Entwicklung und dem erfolgreichen Abschluss einer der schwierigsten Messungen, die jemals in einer Penning-Falle durchgeführt wurden", sagte Stefan Ulmer, Sprecher der BASE-Kollaboration.

    Präzise vermessene Antimaterie

    Die im Fachjournal "Nature" präsentierten Resultate untermauern bisherige Ergebnisse, nach denen das magnetische Verhalten von Proton und Antiproton identisch sind. Die experimentelle Unsicherheit für das Antiproton sei nun sogar kleiner als für das Proton, schrieb das Forschungsinstitut. Das sei wahrscheinlich das erste Mal, dass Physikern eine präzisere Messung an Antimaterie als an Materie gelungen sei, kommentierte Studienautor Christian Smorra.

    Physikerinnen und Teilchenforscher arbeiten unermüdlich daran, die Eigenschaften von Antimaterie-Teilchen so präzise wie irgendwie möglich zu messen und sie mit denen ihrer Materie-Gegenstücke zu vergleichen. Dadurch hoffen sie, Unterschiede zwischen Materie- und Antimaterie-Teilchen zu entdecken, die eines der größten Rätsel der Physik lösen könnten: Warum besteht das Universum größtenteils aus Materie?

    Rätselhaftes Ungleichgewicht

    Laut dem Standardmodell der Teilchenphysik, auf dem quasi das ganze Theoriegebäude der Physik beruht, müsste zu jedem Teilchen ein Anti-Teilchen existieren. Das beobachtete Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie im Universum widerspricht somit dieser grundlegenden Theorie.

    Winzige Unterschiede, die sich im Ungenauigkeitsbereich der Messungen von Materie und Antimaterie verbergen könnten, würden auf eine neue Physik hinweisen. Auf der Suche nach einer neuen Theorie, die das Universum ohne Widersprüche abbildet, rücken die Forschenden in immer präzisere Messbereiche vor. (APA, red, 19.10.2017)

    • Penningfallensystem zur Messung des magnetischen Moments des Antiprotons am BASE-Experiment am Cern.
      foto: stefan sellner/riken

      Penningfallensystem zur Messung des magnetischen Moments des Antiprotons am BASE-Experiment am Cern.

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