Mittwoch, 05. Januar 2022
das Geheimnis unserer Existenz
Physiker der Europäischen Organisation für Kernforschung erzielen Rekordmessungen
Wie ist das Universum entstanden? Warum vernichten sich Antimaterie und Materie nicht gegenseitig? Diesen Fragen gehen Genfer Physiker nach und kommen den Antworten zumindest näher.
Auf der Suche nach dem Ursprung unserer Existenz haben Physiker der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) in Genf einen Benchmark gemacht. Die Hoffnung auf eine Erklärung, warum sich Materie und Antimaterie beim Urknall nicht gegenseitig zerstörten, sei derzeit jedoch zunichte, sagte Stefan Ulmer der dpa. Der Physiker ist Begründer des Baryon Antibaryon Symmetry Experiment (BASE) am CERN, das sich mit den Eigenschaften von Antimaterie beschäftigt.
„Wir haben keinen Unterschied zwischen Protonen und Antiprotonen gefunden, der die Existenz von Materie im Universum erklären könnte“, sagte Ulmer der Deutschen Nachrichtenagentur (dpa). Bei der Messung verglichen die Physiker die Massen von Protonen und Antiprotonen auf 11 Nachkommastellen. Olmer sagte, Unterschiede auf mikroskopischer Ebene seien nicht stärker auszuschließen und noch nicht messbar. Physiker haben ihre Ergebnisse veröffentlicht In der Zeitschrift „Natur“.
Antimaterie beschreibt die Antiteilchen, die für jeden Baustein der Welt existieren, die Elementarteilchen. Sie haben eine entgegengesetzte elektrische Ladung. Wenn Teilchen und Antiteilchen aufeinandertreffen, vernichtet sich das Paar.
gegenseitige Auslöschung?
„Im Wesentlichen geht es um die Frage nach dem Ursprung unseres Seins“, sagte Olmer. „Wenn wir die Urknalltheorie mit dem Standardmodell der Teilchenphysik kombinieren, gibt es keinen wirklichen Grund für die Existenz des Universums.“ Denn Materie und Antimaterie müssen sich gegenseitig löschen. Es stellt sich heraus: Wenn ein Proton und ein Antiproton in einer Kiste schwingen, bleibt nichts übrig. „Es muss beim Urknall passiert sein – aber das ist nicht passiert, denn wir sind bereits da“, sagt Olmer. „Warum existieren wir?“ Die moderne Physik kann sie nicht beantworten. „
Eine Theorie besagt, dass zwischen Materie und Antimaterie eine Asymmetrie besteht. Einfach ausgedrückt: Wenn die Protonen schwerer sind als die Antiprotonen, bleiben bei einer Kollision weniger Protonen übrig. Das Experiment am CERN zeigte jedoch mit beispielloser Genauigkeit keinen Unterschied. „Mit einer hohen Genauigkeit bei der Messung haben wir ausgeschlossen, dass der Unterschied zwischen Materie und Antimaterie vom Massenunterschied abhängt“, sagt Olmer.
Einzelne Partikel wurden in einer 25 cm langen Penningfalle, einem elektromagnetischen Behälter, gemessen. Dort konnten die Physiker die Schwingungen von Proton und Antiproton aufzeichnen und vergleichen.
Was ist mit der Schwerkraft?
Als nächstes wollen sie eine andere Theorie über den Unterschied zwischen Materie und Antimaterie erneut testen: ob sich das magnetische Moment und nicht die Masse unterscheidet. Die Schwingung der Partikel um ihre Achse muss mit verbesserter Genauigkeit gemessen werden. „Wir können jetzt mit mindestens zehnmal höherer Genauigkeit messen als zuvor“, sagt Olmer.
Physiker haben laut Ulmer erstmals ein Experiment geschaffen, das mit höchster Genauigkeit untersuchen könnte, ob Antimaterie aufgrund der Schwerkraft mit derselben Geschwindigkeit wie Materie fällt. Primäres Ergebnis: Antimaterie reagiert genauso wie Materie. Genauere Messungen könnten eines Tages zu anderen Ergebnissen führen, sagte Olmer auch hier.
