In einem Hightech-Behälter bei extrem niedriger Temperatur überstanden die empfindlichen Teilchen eine kurze Lkw-Fahrt, ohne normale Materie zu berühren und in einem Energieschwall zu vergehen.
Eine kurze Lastwagenfahrt, ein großer Sprung für die Teilchenphysik.
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Forschende haben Antimaterie – eine der seltensten Teilchenformen im Universum – erstmals aus dem Labor auf die Straße gebracht. Möglich machte das ein streng kontrollierter Transportversuch mit einem Lastwagen, der die Forschung grundlegend verändern könnte.
In der Antimaterie-Fabrik des Forschungszentrums CERN bei Genf transportierte das Team rund einhundert Antiprotonen in einem speziell konstruierten Behälter per Lastwagen. Der Versuch dauerte vier Stunden und sollte zeigen, dass sich die Teilchen sicher transportieren lassen.
Antimaterie gilt als extrem empfindlich. Sobald Antiprotonen normale Materie berühren, selbst für einen winzigen Moment, vernichten sich beide gegenseitig und setzen Energie frei.
Um das zu verhindern, sitzen die Antiprotonen in einer etwa einen Meter großen Würfelbox, der „transportablen Antiprotonenfalle“. Darin sorgen spezielle Magnete, die auf minus 269 Grad Celsius (minus 452 Grad Fahrenheit) gekühlt sind, dafür, dass die Teilchen in einem Vakuum schweben. Sie dürfen die Innenwände nicht berühren – die bestehen nämlich aus Materie.
Die etwa halbstündige Fahrt sollte zeigen, ob sich die Teilchen auch außerhalb der streng kontrollierten Laborumgebung sicher einschließen lassen.
Warum es wichtig ist, Antimaterie transportieren zu können
Warum also dieser Aufwand um Antimaterie? Sie könnte Antworten auf eines der größten Rätsel der Wissenschaft liefern: warum unser Universum überhaupt so existiert, wie wir es kennen. Das sagt die Teilchenphysikerin Professorin Tara Shears von der Universität Liverpool, die an dem Projekt nicht beteiligt ist.
„Antimaterie gehört zu den größten ungelösten Rätseln der Physik. Sie kommt von vornherein extrem selten vor, deshalb konnten wir sie bisher kaum untersuchen.
Aber sie enthält den Schlüssel zu der Frage, warum das Universum heute so aussieht, wie es aussieht“, so Shears. „Zu Beginn des Universums war nämlich ungefähr die Hälfte aus Antimaterie aufgebaut.“
Das Experiment ist ein erster Schritt, Antiprotonen zu Speziallaboren an anderen Orten in Europa zu bringen – etwa an die Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf, rund acht Stunden Fahrzeit entfernt –, um dort präzise Messungen durchzuführen. Doch das ist alles andere als einfach.
„In dem Moment, in dem diese Antimaterie-Protonen normale Materie berühren, vernichten sie sich gegenseitig. Sie verschwinden einfach in einem Lichtblitz“, sagt Professor Alan Barr von der Universität Oxford.
Die größte Herausforderung des Experiments bestehe darin, genau das zu verhindern, erklärt er.
„Die Technik hält die Antimaterie-Protonen in einem ultrakalten Vakuum fest, gestützt von starken elektrischen und magnetischen Feldern. So kommen sie buchstäblich nicht an die Wände des Behälters heran. Dieser Transport ist ein Machbarkeitsnachweis. Er zeigt, dass wir solche Fahrten in Zukunft routinemäßig durchführen und Antimaterie im Detail untersuchen können“, so Barr.
„Wenn man sich an so schwierige Aufgaben heranwagt, ist man gezwungen, neue Technologien zu erfinden, die später auch in anderen Bereichen eingesetzt werden“, sagte er. „Das ist nicht der Grund, warum wir das tun, aber es ist ein Nebeneffekt.“
Welche Durchbrüche dieser Ansatz ermöglichen könnte
Shears meint, CERN habe sich damit auf eine lange Reise in Richtung neuer Entdeckungen begeben. Heute lasse sich noch kaum absehen, welchen Nutzen das eines Tages für die Menschheit bringen könnte.
„Ich bin sicher, dass das später auch an anderer Stelle Anwendungen findet. Ich kann nur heute noch nicht sagen, welche genau, weil wir darüber noch nicht nachgedacht haben. Aber das werden wir“, sagte sie.
Die Heinrich-Heine-Universität gilt als besserer Ort für detaillierte Untersuchungen von Antiprotonen. Am CERN stören zahlreiche andere Experimente, die starke magnetische Felder erzeugen, und verfälschen die Messungen an Antimaterie.
Um die Teilchen dorthin zu bringen, dürfen die Antiprotonen auf dem gesamten Weg jedoch nichts berühren.
Bis dahin bleibt noch einiges zu tun: Die Falle kommt derzeit höchstens vier Stunden ohne Versorgung aus, die Fahrt nach Düsseldorf dauert aber etwa doppelt so lang.