Feinfühlige Antimaterie

Dienstag, 12. August 2008, 14:46 • Rubrik Physik.

Wenn Antimaterie auf Materie trifft, sollte es zu einer gemeinschaftlichen Zerstrahlung kommen. Italienische Physiker haben ein Phänomen beobachtet, dass dieser Ansicht zu widersprechen scheint. Treffen Antiprotonen auf eine solide Wand aus Aluminium, prallen viele von ihnen förmlich daran ab.

Aluminium wirkt auf Antiprotonen nicht wie eine solide Wand, sondern wie eine Minigolfbahn mit vielen Vertiefungen. Foto: Bene16 (Creative Commons SA3.0)

Die Erklärung für diesen verblüffenden Effekt liegt im Aufbau der Atome, erklären die Forscher um Andrea Biasconi von der Universität Brescia und vom italienischen Kernforschungsinstitut INFN. Atome – und damit auch Aluminium – bestehe überwiegend aus leerem Raum, der einen winzigen Atomkern umgebe. In der Regel fliege ein Antiproton daher an vielen Aluminiumkernen vorbei und werde durch deren elektrische Anziehungskraft abgelenkt, ehe es einen von ihnen treffe.

Biasconi und Kollegen analysierten Daten, die sie in den 90er-Jahren am europäischen Teilchenforschungszentrum CERN in Genf gesammelt hatten. Im Rahmen ihres Obelix-Experiments schickten sie Pakete relativ langsamer Antiprotonen durch einen Aluminiumzylinder, der Wasserstoff oder Helium enthielt. Das Verhalten der Antiteilchen entsprach allerdings nicht unbedingt den Erwartungen, berichten die Forscher im Fachblatt “Physical Review A”.

Eine durch den Zylinder wandernde Front von Teilchenschauern zeigte, dass die Antiprotonen auf die Kerne der Gasatome trafen und mit den darin enthaltenen Protonen zerstrahlten. Die verbliebenen Antiprotonen hätten das spätestens in der Rückwand des Zylinders tun sollen. Verblüffenderweise schienen aber nicht wenige an der Wand reflektiert zu werden und den Rückweg durch das Gas anzutreten.

Die Modellrechnungen der Forscher belegen nun, dass die Reflexion durch Streuvorgänge zustande kommt, wie sie bereits Ernest Rutherford bei seinen berühmten Experimenten zu Beginn des 20. Jahrhunderts beobachtet hatte. Indem die negativ geladenen Antiprotonen an den positiv geladenen Aluminiumkernen vorbeifliegen, werden sie von diesen angezogen und aus der Bahn gelenkt – und das umso stärker, als die Antiprotonen mit einer Energie von wenigen Kiloelektronenvolt relativ langsam unterwegs sind. Geschieht dies nur oft genug, können die Antiteilchen wieder aus der Wand heraus gelenkt werden und erneut durch das Gas ziehen.

Forschung: Andrea Bianconi, Maurizio Corradini und Nicola Zurla, Dipartimento di Chimica e Fisica per l’Ingegneria e per i Materiali, Università di Brescia, und Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Brescia; und andere

Veröffentlichung Physical Review A, Vol. 78, Artikel 022506, DOI 10.1103/PhysRevA.78.022506, und Preprint arXiv:0802.2893

WWW:
Gruppo Collegato INFN di Brescia
Antimatter – Mirror of the Universe
Eine kurze Geschichte der Streuversuche

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Moleküle aus Antimaterie erstmals nachgewiesen

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