Teilchenphysiker ergründen, "warum es die Welt gibt"

17. Mai 2001, 07:29
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CERN-Experimente weisen Symmetrie-Verletzung zwischen Materie und Antimaterie nach

Wien - Nach langem Suchen ist es den Forscher am europäischen Teilchenbeschleuniger CERN gelungen, einen kleinen, aber entscheidenden Unterschied zwischen Materie und Antimaterie nachzuweisen. Dieser Unterschied ist für das so genannte Standard-Modell der Theoretiker dringend nötig, ohne ihn kann unsere Welt in den Gleichungen der Wissenschafter schlicht nicht existieren.

Noch bis vor wenigen Jahren versicherten Physiker daher, dass es die Welt eigentlich gar nicht geben dürfte. Denn das ging aus den bis dahin möglichen Experimenten hervor. Materie und Antimaterie schienen völlig gleich, lediglich mit einem anderen Vorzeichen versehen. Das heißt, ein Proton gleicht einem Anti-Proton in allen Eigenschaften, bloß ist das Proton positiv und das Antiproton negativ geladen.

"Na und", könnte man meinen, gebe es nicht die Theorie vom Urknall. Denn während dieses gewaltigen Ereignisses müssen - so versichern jedenfalls die theoretischen Physiker - gleich viel Materie und Antimaterie entstanden sein. Wären nun Materie und Antimaterie wirklich gleich geartet - die Physiker sprechen von Symmetrie -, dann hätten die beiden Anteile einander sofort nach Entstehung wieder vernichtet. Denn Materie und Antimaterie vertragen sich nicht, trifft ein Elektron ein Positron, bleibt ein Energieblitz und sonst absolut nichts übrig.

Die Experimentalphysiker sind daher seit Jahren auf der Suche nach einem - wenn auch noch so kleinen - Unterschied zwischen Materie und Antimaterie; ein Unterschied, der begründen könnte, wieso wir im Weltall doch eine erkleckliche Menge an Materie und praktisch keine Antimaterie finden. Vor zwei Jahren war es dann so weit, am CERN glaubte man eine kleine Differenz gefunden zu haben: Bei der Untersuchung von so genannten K-Mesonen (kurzlebige Teilchen aus einem Quark und seinem Antipartner) konnte beobachtet werden, dass sich die Wechselwirkung von Quarks einerseits und Antiquarks andererseits geringfügig unterscheiden.

Prompt versuchten die amerikanischen Kollegen vom Fermi-Lab das Experiment zu wiederholen, und kamen zu einem gegenteiligen Ergebnis. Daher einigten sich Teilchenlabors auf ein gemeinsames Projekt, die Versuche wurden erneut durchgeführt. Und diesmal gab es auch ein gleichlautendes Ergebnis: Quarks und Antiquarks sind unterschiedlich, unsere Welt darf also auch in der Theorie existieren, jedenfalls vorläufig. Denn nun stimmen die Gleichungen, die kleine Differenz der Wechselwirkungen kann erklären, wieso die Materie im Weltall schließlich die Oberhand gewann.

Bei den europäischen Experimenten waren auch österreichische Wissenschafter entscheidend beteiligt. So bauten die Physiker um Walter Majerotto, Direktor des Instituts für Hochenergiephysik der Akademie der Wissenschaften (ÖAW), zwei Teilchendetektoren, mit denen die Partikel aufgefangen und analysiert werden. So gelang dabei die Auftrennung in langlebige und kurzlebige K-Mesonen mittels österreichischer Hochtechnologie. (APA)

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