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Suche nach dem Antimaterie-Schlucker

Physik. - Antimaterie ist die gespiegelte Variante der gewöhnlichen Materie und sollte der Theorie nach beim Urknall in exakt gleicher Menge entstanden sein. Weil sich aber im All vor allem Materie findet, rätseln Physiker über den Verbleib der Antimaterie.

Von Frank Grotelüschen | 27.12.2005

"Eine Frage, die man klären muss, ist, wie sich vom Ursprung der Welt bis heute das Schicksal der Antimaterie gestaltet hat."

Wolfgang Wallraff ist Antimaterie-Jäger und Physiker an der Technischen Hochschule Aachen. Gemeinsam mit dem US-Nobelpreisträger Samuel Ting will er auf der internationalen Raumstation ISS einen Spezialdetektor installieren. "AMS" - Alpha Magnet-Spektrometer - heißt der Detektor, soll exotische Antiteilchen, die durch den Weltraum rasen, auffangen und vermessen.

"Wir wollen nachschauen, ob Antimaterie in unserer unmittelbaren kosmischen Umgebung vorhanden ist. Das ist nicht total ausgeschlossen, weil man mit den Verfahren, mit denen man bislang Astronomie macht, nicht zwischen Materie- und Antimaterieobjekten unterscheiden kann. Man muss sie wirklich direkt außerhalb der Erdatmosphäre nachweisen."

Auf der Erde kann man diese Antiteilchen nicht auffangen. Denn sobald so ein Antiteilchen aus dem All in die Atmosphäre eindringt, kommt es mit den Molekülen der Luft in Kontakt. Und da sich Materie und Antimaterie gegenseitig vernichten, zerstrahlt das Antiteilchen in der Atmosphäre zu purer Energie. Deshalb müssen Wallraff und seine Kollegen ihren Detektor ins All verfrachten. Basis des AMS-Detektors ist ein kräftiger, supraleitender Magnet. Er lenkt die in den Detektor fliegenden Partikel ab und zwingt sie auf eine Kurvenbahn.

"Und da die Antiteilchen gegenüber den Teilchen negative Ladungsvorzeichen haben, kann man aus der Richtung der Krümmung der Teilchen heraus festlegen, ob man ein Teilchen oder ein Antiteilchen beobachtet hat."

Mit anderen Worten: Die einen biegen links ab, die anderen rechts. So können die Forscher zwischen Teilchen und Antiteilchen unterscheiden. Registriert werden die Partikel dann von Streifen aus Silizium. Beim Durchschlag durch diese Streifen rufen die Raser kurze Stromstöße hervor und erzeugen eine messbare elektrische Ladung.

"Im Übrigen ist diese Erzeugung von Ladungen auch für das Memory von Ihrem Computer gefährlich. Von Zeit zu Zeit kommt es vor, dass ein Höhenstrahlteilchen durch die Memory-Zelle eines Computers fliegt und dann die Information löscht."

Informationen löschen möchte Wolfgang Wallraff mit AMS natürlich nicht, sondern exotische Antiteilchen einfangen – am liebsten eine ganz bestimmte Sorte.

"Das Interessanteste wäre einen Antikohlenstoffkern zu finden. Kohlenstoff ist das Material, aus dem wir selbst zum großen Teil bestehen, und das, wie wir wissen, nicht im Urknall erzeugt worden ist. Aller Kohlenstoff, der im Universum vorhanden ist, ist in Kernfusionsreaktionen gemacht worden, die im Inneren von Sternen stattfinden."

Explodiert ein Stern am Ende seines Lebens, schleudert er den Kohlenstoff in die Tiefen des Weltalls. Der Clou: Antikohlenstoff könnte ausschließlich in einem Stern gebildet werden, der komplett aus Antimaterie besteht. Würde AMS also tatsächlich Antikohlenstoff auffangen, wäre bewiesen, dass es irgendwo im Universum einen Antistern geben muss – eine wissenschaftliche Sensation.

Eigentlich sollte der 50-Millionen-Euro-Detektor schon seit Ende 2004 auf der ISS sein. Doch den Forschern kam der Unfall der Raumfähre Columbia vor drei Jahren in die Quere sowie die Verzögerungen beim Ausbau der Raumstation. Nun hoffen Wallraff und Co. auf einen Starttermin im Jahre 2007. Nur: Dieses Ticket auf dem Spaceshuttle ist alles andere als garantiert. Also schauen sich die Physiker sicherheitshalber nach anderen Optionen um.

"Wir haben aus diesem Grund Kontakt mit Raumfahrtagenturen um die Welt. Und wir sehen uns eigentlich in der Lage, unseren Detektor so umzubauen, dass er als frei fliegendes Objekt betrieben werden kann."

Dann würde AMS irgendwann als Satellit fliegen statt als Modul auf der Raumstation, in die Umlaufbahn gebracht etwa von einer russischen oder chinesischen Trägerrakete. Doch wenn es ganz dumm läuft, schnappt den AMS-Leuten ein kleines italienisches Projekt die Entdeckung vor der Nase weg: Im nächsten Jahr soll mit PAMELA ein relativ billiger und simpler Antimaterie-Detektor in den Orbit geschossen werden.