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Fortschritt auf dem Weg zur Erzeugung von Antiwasserstoffstrahlen

Publikation in "Physical Review Letters"

Eine neue Methode zur Herstellung von Antiwasserstoff haben Wissenschaftler im Rahmen des ASACUSA Experiments am Teilchenforschungszentrum CERN (Genf) erfolgreich getestet. Dabei konnte Antiwasserstoff, das einfachste nur aus Antimaterie bestehende Atom, mit Hilfe einer neuartigen, "Cusp trap" genannten Apparatur, erzeugt werden. Im Gegensatz zu den von anderen Gruppen verwendeten Methoden hat die "Cusp trap" den Vorteil, einen fokussierten Strahl von Antiwasserstoff erzeugen zu können. Die Resultate werden von einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern aus Japan, Italien und Österreich unter Beteiligung des Stefan-Meyer-Instituts für subatomare Physik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Physical Review Letters" veröffentlicht.
"Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Techniken, die auf dem Einfangen von Antiwasserstoff beruhen, lassen wir die Antiwasserstoffatome aus der Falle herausfliegen", erklärt Eberhard Widmann, Direktor des Stefan-Meyer-Instituts für subatomare Physik der ÖAW. Das stark inhomogene Magnetfeld der "Cusp trap" fokussiert die herausfliegenden Atome und erzeugt so einen gerichteten Strahl. Auf diese Art und Weise können 10- bis 20-mal höhere Strahlintensitäten erzeugt werden als mit konventionellen Methoden.
"Um Antiwasserstoffatome beispielsweise mit Lasern zu untersuchen, muss man sie auf einen kleinen Ort konzentrieren, was sehr schwierig ist", sagt Bertalan Juhasz vom Stefan-Meyer-Institut, einer der Autoren der Veröffentlichung. "Im aktuellen Experiment dagegen wird Antiwasserstoff mit Mikrowellen erforscht, wofür ein Strahl von Atomen sehr gut geeignet ist."

Antiwasserstoff

Antiwasserstoff besteht aus einem Antiproton und einem Positron und ist das genaue Gegenteil von gewöhnlichem Wasserstoff. Während Wasserstoff im Weltall allgegenwärtig ist, scheint Antiwasserstoff sowie jegliche andere Art von Antimaterie nicht vorhanden zu sein. Diese offensichtliche Materie-Antimaterie-Asymmetrie ist sehr schwer verständlich, weil nach den gängigen Theorien beim Urknall gleichviel Materie wie Antimaterie erzeugt wurde. Wissenschaftler untersuchen deshalb die Eigenschaften von Antiwasserstoff sehr genau, um mögliche Unterschiede zu Wasserstoff zu entdecken, die einen Hinweis auf das Verbleiben der Antimaterie liefern könnten.
Das nächste Ziel des ASACUSA-Experiments ist es, die Zahl der erzeugten Antiwasserstoffatome zu erhöhen und die Mikrowellenapparatur in Betrieb zu nehmen. Damit wollen die Wissenschaftler einem genauen Vergleich der Eigenschaften von Wasserstoff und Antiwasserstoff näher kommen.