CERN Forschende machen neue Beobachtung am Anti-Wasserstoffatom

Forschenden am CERN ist es gelungen, eine bestimmte Elektronentransition am Anti-Wasserstoffatom zu beobachten. Die Messung lässt auf noch präzisere Analysen hoffen, die einen Unterschied zwischen Materie und Antimaterie aufdecken könnten.

Das internationale Forschungsteam des Alpha-Experiments am Teilchenforschungszentrum CERN bei Genf hat beim Anti-Wasserstoffatom – dem Antimaterie-Gegenstück des Wasserstoffatoms – eine wichtige Beobachtung gemacht. Es gelang ihnen, eine sogenannte Lyman-alpha-Elektronentransition zu messen, wie die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature» berichten.

Bei dieser Elektronentransition, die vor etwas mehr als einem Jahrhundert vom Physiker Theodor Lyman beschrieben wurde, springt ein Elektron vom niedrigsten Energielevel (1S) auf ein höheres (2P). Man nennt diese Transition daher auch 1S-2P-Transition, wie das CERN in einer Mitteilung schreibt.

Wenn das Elektron wieder auf das niedrige Energielevel 1S zurückfällt, emittiert es ein Photon mit einer Wellenlänge von 121,6 Nanometern. Die Messung gelang, indem die Forschenden Anti-Wasserstoffatome in einer Magnetfalle festhielten und mittels Laserlicht mit verschiedenen Wellenlängen eine Spektralanalyse der Anti-Atome durchführten.

Die Messung dieser Elektronentransition ergab eine gute Übereinstimmung mit der gleichen Transition im «normalen» Wasserstoffatom, schreibt das CERN. Die Präzision der Messung beim Anti-Wasserstoffatom sei zwar noch nicht so hoch wie beim Wasserstoffatom, aber der Befund sei ein wichtiger Schritt zu noch deutlich genaueren Messungen.

Denn dafür soll künftig eine Technik zum Einsatz kommen, die auf der Lyman-alpha-Elektronentransition beruht. Bei dieser als Laserkühlung bezeichneten Technik könnten Anti-Wasserstoffatome durch Laserbeschuss gebremst und gekühlt werden, wodurch Wissenschaftler ihre Eigenschaften noch exakter vermessen könnten.

Durch immer präzisere Messungen wollen Teilchenphysikerinnen herausfinden, ob es einen Unterschied zwischen Materie und Antimaterie gibt. Ein solcher Unterschied könnte eines der ganz grossen Rätsel des Universums lösen: Warum gibt es fast nur Materie? Beim Urknall müssten gleich viel Materie und Antimaterie entstanden sein. Ein Unterschied im Verhalten von Antimaterie im Vergleich zu Materie könnte eventuell erklären, warum fast nur noch Materie übrig geblieben ist.