Urknall-Experiment

Physiker produzieren schwerste Antimaterie-Kerne

Es ist ein Meilenstein der Forschung: Physikern ist es gelungen, in einem Experiment eine ähnlich hohe Energiedichte zu erzeugen, wie kurz nach dem Urknall.

Foto: picture alliance / dpa / picture alliance / dpa/Cern

Physiker haben die schwersten jemals nachgewiesenen Antimaterie-Atomkerne produziert. Die Kerne von Antihelium-4 entstanden in einem Teilchenbeschleuniger der USA, in dem Goldionen aufeinander geschossen wurden. Die Forscher, darunter Prof. Reinhard Stock und Thorsten Kollegger von der Universität Frankfurt, präsentieren ihre Arbeit im Fachjournal "Nature" (online vorab).

Die Energiedichte sei bei dem Experiment ähnlich hoch gewesen wie kurz nach dem Urknall vor rund 13 Milliarden Jahren, bei dem sich Materie und ihr Gegenstück, die Antimaterie, bildeten. Materie und Antimaterie sollten sich der Theorie zufolge sofort auslöschen: Treffen sie zusammen, zerstrahlen sie zu Energie. Bis heute ist rätselhaft, warum nach dem Urknall überhaupt Materie übriggeblieben ist, aus der Sterne, Planeten, Bäume und schließlich auch Menschen entstanden.

In Teilchenbeschleunigern können Physiker Antimaterie bei Kollisionen von Atomkernen mit hohen Energien erzeugen, allerdings nur in kleinen Mengen. Der bisher schwerste stabile Antimaterie-Atomkern, Antihelium-3, wurde in den 1970er Jahren entdeckt. Für die nächste Zukunft werde wohl Antihelium-4 der schwerste Anti-Atomkern bleiben, schreibt das Team aus mehreren Hundert Forschern, die sogenannte STAR Collaboration, in "Nature". Es fehlten derzeit die technischen Voraussetzungen zur Produktion von noch schwereren Antimaterie-Kernen.

Das Experiment gelang am Brookhaven National Laboratory (BNL) im US-Bundesstaat New York. Dort ließen die Physiker Goldionen bei nahezu Lichtgeschwindigkeit frontal zusammenprallen, um die entstehenden Teilchenspuren zu analysieren. Ein Team unter Leitung der Frankfurter Forscher habe eine Software entwickelt, mit der die Spuren von 500 Milliarden geladenen Teilchen untersucht worden seien, teilte das Frankfurt Institute for Advanced Studies mit, das zur Universität Frankfurt gehört.

Dabei seien 18 Antihelium-4-Atomkerne gefunden worden. "Sie bestehen aus zwei Antiprotonen und Antineutronen, zerfallen nicht radioaktiv und zerstrahlen schließlich mit Materie im Außenbereich des Experiments."

Neben den Frankfurter Forschern war aus Deutschland außerdem das Max-Planck-Institut für Physik in München an den Experimenten beteiligt.

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