Moleküle aus Antimaterie erstmals nachgewiesen

Mittwoch, 12. September 2007, 19:02 • Rubrik Nachrichten.

Die Herstellung und den Nachweis von Molekülen aus Antimaterie vermelden amerikanische Physiker. Indem sie bündelweise Antiteilchen des Elektrons, Positronen, in einen Quarzfilm schossen, entstanden darin einige kurzlebige Moleküle aus je zwei Elektronen und Positronen.

Je intensiver die Gammastrahlung aus der Versuchskammer ist, desto rascher zerfallen die darin entstandenen Positronium-Atome und -Moleküle. Foto: David Cassidy, UC Riverside

Wenn Teilchen und ihre Anteilchen aufeinander treffen, verwandeln sie sich in energiereiche Strahlung. Die neuen Resultate könnten daher einen Weg zum Bau eines Gammastrahlung aussendenden Lasers eröffnen, schreiben David Cassidy und Allen Mills von der University of California, Riverside, im Magazin “Nature”. Das Studium größerer Verbände aus Teilchen und Antiteilen könnte zudem verstehen helfen, warum im Universum Materie die Oberhand über Antimaterie gewonnen hat.

Für ihre Experimente sammelten die Forscher Positronen, die beim radioaktiven Zerfall von Natrium-22 ausgesandt wurden, in einer Falle und schossen sie dann in Paketen von etwa zehn Millionen Teilchen in einen porösen Quarzfilm. Der Großteil der Positronen zerstrahlte umgehend mit Elektronen im Quarz. Einige bildeten jedoch vergleichsweise stabile Paare mit Elektronen. Und einige der so entstandenen Positronium-Atome konnten – ermöglicht durch den Quarz als Stoßdämpfer – wiederum paarweise zu Molekülen zusammenfinden.

David Cassidy (links) und Allen Mills.
Foto: UC-Riverside

Als Beleg für die Entstehung dieses Dipositroniums verweisen Cassidy und Mills auf die Intensität der Gammastrahlung aus ihrer Versuchskammer. Nach dem anfänglichen Gammablitz sank der Wert rasch ab, indem erst die mutmaßlichen Moleküle und schließlich die relativ stabilen Positronium-Atome zerstrahlten. Das Niveau der “Atom-Zerstrahlung” wurde umso schneller erreicht, je höher die Temperatur des Quarzfilms war. Nach Ansicht der Forscher ist die einzige Erklärung für dieses Phänomen, dass sich die Positronium-Atome von der warmen Quarz-Oberfläche rascher wieder lösten und damit die Chancen für die Molekülbildung sanken.

“Dies ist nur das erste Stadium unserer Experimente”, erklärt Cassidy. “Wir hoffen, künftig nicht nur zwei, sondern sehr viel mehr Positronium-Atome zur simultanen Interaktion bringen zu können.” Vielleicht könne man sogar ein Bose-Einstein-Kondensat aus Positronium erzeugen – eine Ansammlung von Teilchen, die gewissermaßen ihre Individualität aufgegeben haben und sich wie ein einziges Gebilde verhalten. Wenn ein solches Positronium-Kondensat zerstrahle, könnte es extrem intensive und kohärente Gammastrahlung aussenden.

Forschung: David B. Cassidy und Allen P. Mills, Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside

Veröffentlichung Nature, Vol. 449, 13. September 2007, pp 195-7, DOI 10.1038/nature06094

WWW:
Mills Group, UC Riverside
- Ps Laser
Antimatter: Mirror of the Universe
Positronium Formation

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