Italienischen Forschern gelingt es, in die Antimaterie einzugreifen
– Neuigkeiten vom 21. Mai 2019 –
1923 veröffentlichte der französische Physiker Louis de Broglie einen überraschenden Artikel. Er formuliert die Hypothese, dass Materie eine assoziierte Welle hat. Dies wurde in den nächsten Jahren bestätigt, als es den Forschern gelang, Elektronen, Protonen und sogar ganze Moleküle zu stören. Dies ist ein Beweis dafür, dass Materie wie Licht ein welliges Verhalten haben kann. Die Welle-Teilchen-Dualität ist heute eines der Schlüsselprinzipien der Quantenmechanik. Fast ein Jahrhundert später fragen wir uns, ob auch Antimaterie dieser Dualität zwischen Wellen und Korpuskeln unterliegt.
Was ist Antimaterie ?
Die Antimaterie besteht aus Teilchen, die der Materie sehr ähnlich sind, aber eine entgegengesetzte elektrische Ladung haben. Wenn ein Teilchen auf sein Antiteilchen trifft, vernichten sie sich in einem heftigen Energieblitz. Dies macht es sehr schwierig, Antimaterie herzustellen und zu beobachten. Es wirft auch viele Fragen auf der Ebene des Kosmos auf. Das Standardmodell der Teilchenphysik zeigt eine strikte Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Mit anderen Worten, wir sollten so viel Materie wie Antimaterie beobachten, aber das beobachten wir nicht. Das Universum besteht aus klassischer Materie, die unsere Existenz ermöglicht. Für theoretische Physiker wirft dies jedoch viele Fragen auf.
Es werden verschiedene Hypothesen untersucht, um dieses Fehlen von Antimaterie zu erklären. Vielleicht ist das Universum global zwischen den beiden Arten von Materie ausgeglichen, aber lokal würde es Ungleichgewichte geben. Dies impliziert, dass wir in einer Blase klassischer Materie leben und dass sich die Antimaterie woanders befindet. Wir können uns auch vorstellen, dass es eine sehr kleine Asymmetrie zwischen den Eigenschaften der Materie und den Eigenschaften der Antimaterie gibt. Diese Asymmetrie würde erklären, warum die klassische Materie im Universum endlich gesiegt hat.
Studie zeigt, dass Antimaterie auch ein ondulatorisches Verhalten hat
Um diese Hypothese zu untersuchen, können wir versuchen, Antimaterie in einem Labor zu untersuchen. Seit einigen Jahrzehnten wissen wir immer besser, wie man es produziert und manipuliert, und laut einem Artikel, der am 3. Mai 2019 veröffentlicht wurde, wissen wir jetzt auch, wie man mit Antimaterie interferiert. Dank eines speziell für diese Studie entwickelten Interferometers ist es einem italienischen Team gelungen, die Welleneigenschaften von Positronen, den mit Elektronen assoziierten Antiteilchen, aufzuzeigen. Auf dieser Seite wird die Symmetrie respektiert. Das von Forschern eingeführte System eröffnet jedoch den Weg für vielleicht interessantere Tests.
Antimaterie-Interferometrie könnte verwendet werden, um die Beschleunigung von Antiteilchen in einem Gravitationsfeld zu messen, wodurch viele Probleme untersucht werden könnten. Fällt Antimaterie genauso wie Materie? Sind die Gravitationsfelder einer Materiemasse und derselben Antimateriemasse identisch? Der Versuch, diese Fragen zu beantworten, wird sehr schwierig sein, da die Gravitationswechselwirkung auf der Skala eines Positrons gering ist, aber vielleicht wird ein kleiner Unterschied in der Messung es schließlich ermöglichen, zu verstehen, wo sich die Antimaterie des Universums befindet.
Bild von NASA Mashall Space Flight Center
Quellen
