Die Frage, wie Schwerkraft Antimaterie beeinflusst, hat das Zeug dazu, Teile von Einsteins Relativitätstheorie ins Wanken zu bringen. Unter Beteiligung des Stefan-Meyer-Instituts für subatomare Physik der ÖAW haben internationale Forscher(innen) am Forschungszentrum CERN eine Methode entwickelt, die große Fortschritte bei der Klärung dieser Frage verheißt.
Auf abgelenkten Bahnen
Die internationale Kollaboration AEgIS (Antimatter Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) am CERN demonstrierte, wie selbst mikroskopisch kleine Ablenkungen von Antiprotonen gemessen werden können. Dazu wurde ein Strahl mit Antiprotonen auf einen Emulsionsdetektor geschossen, die auf dem Weg dahin allerdings zwei Gitter passieren müssen. Elektromagnetische Felder beeinflussen dabei die Flugrichtung der negativ geladenen Teilchen. Nur auf bestimmten Bahnen können die Antiprotonen die Detektoroberfläche erreichen (siehe Illustration). Die gemessenen Auftreffpunkte der Antiprotonen werden mit der Position eines ebenfalls die Gitter passierenden Lichtstrahls abgeglichen. Auf diese Weise lässt sich die Ablenkung und damit die auf die Antiprotonen einwirkende Kraft exakt feststellen.
Hohe Erwartungen
Ein Vorteil dieser Methode, die als Moiré Deflektometrie bezeichnet wird, ist, dass sie auch mit wenigen Teilchen auskommt – und damit geradezu prädestiniert für Experimente mit der seltenen Antimaterie ist. Erforderlich für diesen Forschungserfolg war die Verwendung von Technologien aus unterschiedlichsten Gebieten der Physik, die in einer interdisziplinären und multinationalen Zusammenarbeit eingesetzt werden konnten. In den kommenden Jahren sollen elektrisch neutrale Antiwasserstoffatome anstatt der Antiprotonen verwendet werden um mit dieser Methode die Wirkung der Schwerkraft auf Antimaterie zu erforschen. Diese Messungen wären ein neuartiger Test für die bislang erfolgreichste Theorie der Schwerkraft, Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie, weshalb das Vorhaben von der gesamten Physik mit großem Interesse verfolgt wird.
Kontakt:
Oswald Massiczek
Stefan-Meyer-Institut für subatomare Physik
Oswald.Massiczek(at)oeaw.ac.at
T +43 1 4277 29725