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Genf (Schweiz) – Wenn Chefingenieur Scotty für den „Warp-Antrieb“ auf dem Raumschiff Enterprise neue Antimaterie braucht, kann er sie per LKW aus Genf kommen lassen. Was wie ein blöder Witz unter Science-Fiction-Fans klingt, soll tatsächlich Realität werden. Erstmals in der Geschichte der Menschheit wollen Forscher Antiteilchen auf der Straße transportieren – um zu beweisen, dass so ein Transport überhaupt möglich ist und die Teilchen nicht entweichen.
CERN testet Transport von Antiprotonen
Zum ersten Mal wollen Forscher am Dienstag, dem 24. März, versuchen, Antimaterie in Form von Antiprotonen in einem Lkw über das Gelände des Kernforschungszentrum CERN zu transportieren. Ziel ist ein Machbarkeitsnachweis. Die Teilchen sollen den Transport in einer sogenannten Penning-Falle überstehen, ohne verloren zu gehen. „Wir betreten absolutes Neuland“, erklären die Physiker Stefan Ulmer und Christian Smorra von der Universität Düsseldorf, die in Genf die Grundlagen des Universums erforschen. „Nie zuvor wurde etwas Ähnliches bewerkstelligt.“ Ziel des Versuchs: Antimaterie könnte künftig auch außerhalb des CERN präzise untersucht werden.
Christian Smorra (l) und Stefan Ulmer von der Universität Düsseldorf leiten den weltweit einmaligen Versuch
Foto: -/BASE Kollaboration/dpa
Im vergangenen Jahr hatte das Team schon einen Probelauf mit rund 100 Protonen erfolgreich absolviert. Damals bewegten sie ein etwa 900 Kilogramm schweres System per Lkw über das CERN-Gelände. Die eingeschlossenen Teilchen blieben dabei erhalten. Antiprotonen sind allerdings deutlich anspruchsvoller. Für sie ist unter anderem eine noch bessere Vakuumumgebung nötig.
Zum Hintergrund
Antimaterie besteht aus Antiteilchen, die normale Teilchen spiegeln: gleiche Masse, entgegengesetzte Ladung. Treffen Materie und Antimaterie aufeinander, vernichten sie sich und setzen dabei Photonen frei. Antimaterie entsteht in Teilchenbeschleunigern und bei energiereichen Vorgängen im All.
Antiprotonen nur am CERN herstellbar
Das CERN ist derzeit der einzige Ort weltweit, an dem sich Antiprotonen in der benötigten Form erzeugen und speichern lassen. Für hochpräzise Messungen ist die Anlage aber nicht ideal. In der Antimaterie-Fabrik treten starke magnetische Störungen auf. Genau deshalb sollen Antiprotonen in Zukunft in besonders störungsarme Labore gebracht werden, unter anderem an die HHU Düsseldorf. Während des Transports sind die Antiprotonen in einer Penning-Falle eingeschlossen. Ein konstantes Magnetfeld und ein elektrostatisches Quadrupolfeld halten die Teilchen im Inneren. Gekühlt wird das System mit flüssigem Helium auf 4 Kelvin, also rund minus 269 Grad Celsius. Während des Transports müssen GPS und Bewegungssensoren überwachen, dass keine Beschleunigung von mehr als 1 g (Maßeinheit für die Gravitationskraft) auftritt. Schon eine scharfe Bremsung könnte dazu führen, dass die Teilchen entweichen.
Am Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“ wird u.a. Antimaterie erforscht
Foto: AFP
Woraus besteht das Universum?
Die im Test vorgesehenen Mengen sind extrem klein – einige hundert bis etwa 1.000 Antiprotonen. Selbst wenn die Teilchen entweichen würden, entstünde nach Angaben der Wissenschaftler nur eine verschwindend geringe Energiemenge. Die aus Science-Fiction-Filmen bekannte Vorstellung einer „Antimaterie-Bombe“ hat mit diesem Experiment nach Angaben der Forscher nichts zu tun.
Wissenschaftlich geht es um eine der größten Fragen der Physik: Warum besteht das beobachtbare Universum fast vollständig aus Materie, obwohl beim Urknall nach heutigem Verständnis Materie und Antimaterie in ähnlichen Mengen entstanden sein müssten? Präzisere Vergleiche zwischen Protonen und Antiprotonen sollen helfen, mögliche Unterschiede aufzuspüren, die dieses Ungleichgewicht erklären könnten.