Was nach Science-Fiction klingt, wird am Dienstag in Genf zur Realität: Antimaterie soll erstmals per Lkw transportiert werden.
In Genf bereiten sich Wissenschaftler auf ein historisches Experiment vor: Am Dienstag, dem 24. März, soll erstmals versucht werden, Antimaterie in Form von Antiprotonen mit einem Lkw über das Gelände des Kernforschungszentrums CERN zu transportieren. Es handelt sich dabei um einen Machbarkeitsnachweis – die Teilchen sollen den Transport in einer sogenannten Penning-Falle (Magnetfalle für geladene Teilchen) unbeschadet überstehen. „Wir betreten absolutes Neuland“, erklären die Physiker Stefan Ulmer und Christian Smorra von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, die in Genf die Grundlagen des Universums erforschen. „Nie zuvor wurde etwas Ähnliches bewerkstelligt.“
Bereits im vergangenen Jahr absolvierte das Forschungsteam einen erfolgreichen Probelauf: Rund 100 Protonen wurden in einem etwa 900 Kilogramm schweren System per Lkw über das CERN-Gelände bewegt – und blieben dabei vollständig erhalten. Antiprotonen stellen jedoch deutlich höhere Anforderungen, unter anderem an die Qualität des Vakuums, in dem sie eingeschlossen sind.
Antimaterie transportieren
Antimaterie setzt sich aus Antiteilchen zusammen, die gewöhnliche Teilchen gewissermaßen spiegeln: gleiche Masse, jedoch entgegengesetzte Ladung. Kommen Materie und Antimaterie in Kontakt, vernichten sie sich gegenseitig und setzen dabei Photonen frei. Erzeugt wird Antimaterie in Teilchenbeschleunigern sowie bei energiereichen Prozessen im Weltall.
Das CERN ist weltweit der einzige Standort, an dem Antiprotonen in der benötigten Form produziert und gespeichert werden können. Für hochpräzise Messungen ist die dortige Anlage jedoch nur bedingt geeignet, da in der Antimaterie-Fabrik starke magnetische Störungen auftreten. Aus diesem Grund sollen Antiprotonen künftig in besonders störungsarme Labore gebracht werden – unter anderem an die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.
Während des Transports werden die Teilchen in einer Penning-Falle gehalten, in der ein konstantes Magnetfeld und ein elektrostatisches Quadrupolfeld zusammenwirken. Das System wird mit flüssigem Helium auf vier Kelvin – entsprechend rund minus 269 Grad Celsius – heruntergekühlt. GPS und Bewegungssensoren müssen während der Fahrt kontinuierlich sicherstellen, dass keine Beschleunigung von mehr als 1 g auftritt, da bereits eine abrupte Bremsung zum Entweichen der Teilchen führen könnte.
Keine Antimaterie-Bombe
Die für den Test vorgesehenen Mengen sind äußerst gering – einige hundert bis maximal rund 1.000 Antiprotonen. Sollten die Teilchen dennoch entweichen, würde nach Angaben der Wissenschaftler nur eine verschwindend kleine Energiemenge freigesetzt. Mit der aus Science-Fiction-Filmen bekannten Idee einer „Antimaterie-Bombe“ hat dieses Experiment den Forschern zufolge nichts gemein.
Wissenschaftlich steht eine der zentralen offenen Fragen der Physik im Mittelpunkt: Weshalb besteht das beobachtbare Universum nahezu vollständig aus Materie, obwohl beim Urknall nach heutigem Verständnis Materie und Antimaterie in vergleichbaren Mengen entstanden sein müssten? Durch präzisere Vergleiche zwischen Protonen und Antiprotonen erhoffen sich die Forscher, mögliche Unterschiede aufzudecken, die dieses Ungleichgewicht erklären könnten.
