Physik: Positron gefangen für Monat

Physiker an der Universität Northwestern haben einen bahnbrechenden Fortschritt in der Teilchenphysik erzielt: Sie konnten ein einzelnes Antimaterie-Teilchen, das Positron, für einen Monat in einem extremen Gefängnis halten. Die Methode nutzt ein Penning-Trap, das aus elektrischen und magnetischen Feldern besteht. Das Ziel ist es, die Quantenzustände des Teilchens zu messen, um herauszufinden, warum unsere Welt aus Materie besteht und nicht aus Antimaterie.

Die Forscher starteten mit Atomen von Natrium-22, die radioaktiv sind. Wenn diese zerfallen, emittieren sie ein Positron – das antimaterielle Gegenstück zum Elektron. Das Problem war, dass sich Positronen sofort mit Elektronen in der Umgebung auslöschen würden. Die Lösung bestand darin, die Positronen durch einen Kristall von Wolfram zu lenken, bis sie genug Energie verloren hatten, um zu stoppen. Anschließend wurde das Teilchen in einen Vakuumraum gepumpt, gekühlt auf 300 Millikelvin (fast absoluter Null) und durch ein elektrisches Feld gefangen.

Die Forscher konnten nun präzise Messungen durchführen: Sie wollten prüfen, ob das magnetische Moment des Positrons genau dem des Elektrons entspricht. Eine Abweichung würde bedeuten, dass die CPT-Symmetrie der Physik verletzt ist. "Wir wollen sehen, ob sie exakt entgegengesetzt sind," sagte Gerald Gabrielse, einer der Projektleiter.

Die Ergebnisse wurden am 23. Oktober in Physical Review Letters veröffentlicht. Die Forschung könnte helfen, den Ursprung des Universums zu verstehen und die Frage nach dem Überleben von Antimaterie im kosmischen Hintergrund zu beantworten.