Thema: Antimaterie ...

[SiLæncer]

Einen neuen Weg in der Krebsbekämpfung beschreiten Wissenschaftler am Kernforschungszentrum CERN in Genf. Seit längerem ist bekannt, dass die Bestrahlung von Tumoren im Unterschied zur Röntgenbestrahlung und zur Chemotherapie zielgenauer und damit schonender für den Patienten mit einem Protonenstrahl erfolgen kann. Dabei werden die Teilchen mit einem Zyklo- oder Synchrotronen auf 60 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Das brachte ein internationales Team von CERN-Forschern auf die Idee, die Wirkung von Antimaterie auf biologisches Gewebe zu testen.

Die Wissenschaftler des Forschungsprojekts mit dem Namen ACE (Antiproton Cell Experiment) berichten nun in einem Artikel in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift "Radiotherapy and Oncology" von einem Durchbruch. Dabei wurde die Wirkung von Protonen und Antiprotonen auf Hamsterzellen getestet, die sich in einem Röhrchen befanden, das mit Gelatine gefüllt war. Ein Protonen- oder Antiprotonenstrahl wurde an einem Ende des Röhrchen zwei Zentimeter tief eingeschossen und dann gemessen, wie viele Zellen nach der Bestrahlung auf dem Pfad des Strahls überlebt hatten.

Die Ergebnisse haben gezeigt, so die Forscher, dass „Antiprotonen beim Abtöten von lebenden Zellen vier Mal wirksamer als Protonen sind“. Trifft Antimaterie auf Materie, so annihilieren sie sich, wodurch Energie freigesetzt wird. Mit der Beschießung von Krebszellen mit Antiprotonen werden Teile der Zellkerne vernichtet, die durch die entstehende weitere Zellfragmente aus der Zelle in andere schießen und dort weitere Zerstörungen verursachen. Außerhalb des Antiprotonen-Strahls habe sich bei den Zellen keine Auswirkung feststellen lassen. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass mögliche klinische Anwendungen von Antiprotonen-Strahlen frühestens in zehn Jahren erfolgen können.

Siehe dazu auch in Telepolis: Krebstherapie mit Antimaterie?.

Quelle und Links : http://www.heise.de/newsticker/meldung/80881

[SiLæncer]

Wenn die Science-Fiction-Schriftsteller gewusst hätten, wie kompliziert die Konstruktion eines Behälters für Anti-Wasserstoff ist, hätten sie sich einen anderen Treibstoff ausgedacht

Antimaterie, aus den Gegenstücken unserer bekannten Elementarteilchen aufgebaut, ist für Autoren phantastischer Romane überaus verführerisch. Ermöglicht sie doch die Konstruktion eines Treibstoffs mit der ultimativen Energiedichte, weil die Annihilation mit Teilchen gewöhnlicher Materie mit einer nicht zu übertreffenden Energieausbeute endet. Allerdings ist es nicht so einfach, diese Reaktion zu steuern. In der Praxis ist es Anti-Atomen völlig egal, auf welches Normal-Atom sie gerade stoßen. Die Star-Trek-Autoren haben sich deshalb 2.5.6-Dilizium-2.:.1-Diallosilikat-1:9:1-Heptoferranid, umgangssprachlich Dilithium, ausgedacht, einen Stoff, der angeblich nicht mit Antimaterie reagiert.

Näher an der Realität sind die Erfinder von Kirk, Spock & Co., wenn es um die Aufbewahrung des Anti-Treibstoff geht: Er wird in so genannten Eindämmungskammern gespeichert - und zwar auf magnetischer Basis. Das ist tatsächlich der einzige Punkt, an dem man neutrale Atome packen kann - oder besser packen könnte, denn die Dimensionen der Kräfte, die sich zwischen elektrischen und magnetischen Dipolen ergeben, sind leider stark unterschiedlich.

Während es relativ einfach ist, Antiprotonen in einem elektrischen Feld zu halten, ist es umso schwieriger, Antiwasserstoff-Atome magnetisch auf einen bestimmten Ort zu beschränken. Eine Grundvoraussetzung dafür besteht so schon einmal darin, dass sie nur sehr wenig kinetische Energie besitzen dürfen, also sehr kalt (etwa 0,5 Kelvin) sein müssen.

Die Falle

Trotzdem ist nun Forschern des CERN das Kunststück gelungen, Antiwasserstoff-Atome für gewisse Zeit zu speichern. Der Prozess ist überaus kompliziert, wie in dieser Woche im Wissenschaftsmagazin Nature nachzulesen ist. Zunächst müssen die Forscher dazu die Ingredienzien vorbereiten. Sie benötigen zum einen Antiprotonen. Dazu schickten sie 3,7 mal 107 Teilchen durch einen Entschleuniger - auch das gibt's in den Hallen des weltgrößten Beschleunigers. Die übrig gebliebenen etwa 30.000 Antiprotonen lagern in einer mit elektrischem Potenzial arbeitenden Falle; das Plasma, das sie bilden, hat einen Durchmesser von etwa 0,8 Millimeter und ist mit 200 Kelvin immer noch recht heiß.

Foto der Elektroden (in Gold) für die "Falle". Foto: Niels Madsen ALPHA/Swansea

Die nötigen Positronen hingegen stammen aus dem Betazerfall einer 22Na-Quelle, werden in einem Akkumulator gesammelt und mit Hilfe von Verdampfungskühlung (bei der man den energiereichsten Teilchen jeweils die Flucht erlaubt) auf etwa 40 Kelvin gebracht. In dem 0,9 Millimeter durchmessenden Plasma stecken noch 2 Millionen Positronen. Nun bringt man die beiden Elementarteilchen-Pools in unmittelbare Nähe, in Form von zwei elektrisch erzeugten Potenzialbrunnen, aus denen die Teilchen zunächst nicht fliehen können.

Mit Hilfe eines oszillierenden elektrischen Feldes erhöht man schrittweise die Energie der Antiprotonen, bis sie ihren eigenen Brunnen verlassen und in den Positronen-Brunnen fallen können - und zwar mit sehr geringer Relativgeschwindigkeit, so dass die sich bildenden Antiwasserstoffatome sehr wenig kinetische Energie besitzen. Schon nach einer Sekunde bricht man den Prozess ab, die restlichen geladenen Teilchen werden einfach per Feldumpolung aus dem Nest geworfen.

Das Experiment 335 mal wiederholt

Da der komplette Prozess in einem geschickt konstruierten Magnetfeld stattfindet, bleiben nur neutrale Antiwasserstoffatome an Ort und Stelle. Jedenfalls wenn sie kalt genug sind - für alle anderen registrieren die Forscher in Silizium-Detektoren die passenden Zerfallsereignisse. Ob jetzt tatsächlich noch Antiwasserstoff in der Falle steckt, ist gar nicht so leicht herauszufinden - sehen kann man die Atome ja nicht.

Die CERN-Forscher behelfen sich mit einem Trick: Sie schalten das Magnetfeld des Supraleiters einfach ab und messen, was passiert. Und wirklich registrieren sie sofort nach dem Abschalten eine ganze Anzahl weiterer Annihilationen. Um ganz sicher zu gehen, berichten die Wissenschaftler in Nature, haben sie das Experiment 335 mal wiederholt. Insgesamt zählen sie dabei 38 Annihilationen nach Abschalten des Supraleiters. 38 Annihilationen, die insgesamt 38 gespeicherten Antiwasserstoff-Atomen entsprechen.

Das klingt nach einem eher bescheidenen Ergebnis. Die Forscher sind aber trotzdem hoffnungsvoll: Zum einen sollten sich Temperatur und Dichte der Positronen noch optimieren lassen, um mehr Antiwasserstoff-Atome zu erhalten, zum anderen sind auch die Antiprotonen im Vergleich zu ihrer Umgebung noch sehr warm.

Bis zu den Star-Trek-Eindämmungskammern ist also noch ein weiter Weg. Die Raumfahrt ist aber auch gar nicht das Ziel: Es geht darum, an Antiwasserstoff unsere Physik überprüfen zu können. Denn eigentlich müssten die Spektren von Wasserstoff und Antiwasserstoff ziemlich gleich aussehen - eine Bestätigung dieser theoretischen Vorhersage würde die Theorie stützen.

Quelle : http://www.heise.de/tp/

[Jürgen]

Wirklich wünschenswert wäre, per Antiteilchen Uran, Plutonium und deren Zerfalls- und Spaltprodukte unschädlich machen zu können.
Ich fürchte allerdings, das ist in noch weiterer Ferne als ein Antimaterie-Antrieb oder -Kraftwerk.

[spoke1]

Na Du hast ja Wünsche! Mir persönlich wär das Entschwinden des Merkel schon genug, aber in die Richtung forscht ja wieder keiner  

[Jürgen]

Mir persönlich wär das Entschwinden des Merkel schon genug, aber in die Richtung forscht ja wieder keiner

Kannst Du vergessen.
Die wird vom Guidum abgeschirmt.
Da weigert sich selbst die Antimaterie...

Meine "Wünsche" beruhen auf der geradezu beiläufigen Aussage

In der Praxis ist es Anti-Atomen völlig egal, auf welches Normal-Atom sie gerade stoßen.

Also lasst das doch diejenigen sein, die man sonst bis zum nächsten Urknall sicher verwahren müsste...
Dieser Ansatz würde m.e. praktisch jeden erdenklichen Aufwand an Forschungsmitteln rechtfertigen.
Das wäre jedenfalls derzeit weit wichtiger als die Suche nach irgendwelchen Higgs-Teilchen oder anderen ohne irgendwie erkennbare Nutzanwendung.

Jürgen

[SiLæncer]

Mit dem Fermi-Weltraumteleskop konnte beobachtet werden, dass durch Gewitter Gammastrahlenblitze, die Antimaterie in den Weltraum blasen

Antimaterie, so haben Astronomen zu ihrer Überraschung entdeckt, wird massenhaft auf der Erde produziert. Mit dem Röntgenstrahl-Weltraumteleskop Fermi der Nasa haben sie nämlich festgestellt, dass bei Gewittern auch kurze Gammastrahlenblitze (TFG) entstehen, die Antimaterie-Teilchen in den Weltraum schleudern. Und das ist kein seltenes Ereignis, täglich soll es 500 solcher Gammastrahlenblitze geben, schätzen die Wissenschaftler von der University of Alabama in Huntsville, die über ihren Fund einen Beitrag für die Geophysical Research Letters geschrieben haben. Seit 2008 wurden mit Fermi 130 TFG beobachtet.

Gammastrahlenblitze produzieren Elektronen und Positronen, die mit fast Lichtgeschwindigkeit entlang dem Magnetfeld der Erde in den Weltraum schießen. Bild: Goddard Space Flight Center

Fermi beobachtet Gammastrahlen, die stärkste Energieform des Lichts. Wenn Positronen auf Elektronen treffen, werden beide zerstört (Annihilation) und in Röntgenstrahlen transformiert. Von Fermi wurden Röntgenstrahlen mit einer Energie bis zu 511.000 Volt gemessen, die ein solches Zusammentreffen belegen. Bei Gewittern können auf deren Oberseite so starke elektrische Felder entstehen, dass sie einen Schwall an Elektronen fast mit Lichtgeschwindigkeit in die Höhe treiben können, berichten die Wissenschaftler. Wenn sie auf Luftmoleküle treffen, entstehen Röntgenstrahlen, deren Energie Positronen und Elektronen entstehen lassen und in den Weltraum schießen. Diese Teilchen können von Fermi auch dann mit dem Fermi Gamma-ray Burst Monitor (GBM) registriert werden, wenn die Gewitter weit entfernt sind.

Von Fermi seit 2008 beobachtete Gammastrahlenblitze bei Gewittern. Bild: Goddard Space Flight Center

So war Fermi am 14. Dezember über Ägypten, während ein Gewitter 4.500 km entfernt über Sambia stattfand. Die von den Gammastrahlenblitzen entstehenden Positronen und Elektronen konnten von Fermi registriert werden, obgleich das Gewitter eigentlich gar nicht beobachtet werden konnte, weil es sich hinter dem Horizont befand. Trotzdem war Fermi magnetisch durch die Positronen und Elektronen mit dem Gewitter verbunden, so Joseph Dwyer vom Florida Institute of Technology. Der Teilchenstrahl schoss über Fermi hinaus bis zu einem Spiegelpunkt, wo sich seine Bewegungsrichtung umkehrte und 23 Millisekunden später auf Fermi stieß, wobei jeweils Positronen mit Elektronen zusammenstießen und sich in Röntgenstrahlen verwandelten, die von Fermis GBM-Instrument registriert wurden.

Man geht davon aus, dass Antimaterie-Teilchen ständig auf die Atmosphäre prasseln und dort annihiliert werden. Positronen können auf der Erde nur kurzfristig existieren, so konnten sie bei Experimenten des Cern-Teilchenbeschleunigers produziert und erfasst werden, nachweisen lassen sie sich sonst nur im Weltraum.

Quelle : http://www.heise.de/tp/

[SiLæncer]

Bei der Kollision von Goldatomkernen in einem Teilchenbeschleuniger in den USA haben Wissenschaftler erstmals Antihelium-4-Teilchen produziert. Die 18 Antiteilchen, die aus der Kollision von einer Milliarde Goldteilchen entstanden, sind die schwersten bislang nachgewiesenen Antimateriepartikel.

Wissenschaftlern an einem Teilchenbeschleuniger in den USA ist es erstmals gelungen, Antihelium-4 nachzuweisen. Es sind die bisher schwersten Antiteilchen, die nachgewiesen werden konnten.

Kollision von Goldatomkernen

Die Wissenschaftler ließen im Teilchenbeschleuniger Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) Goldatomkerne mit einer Energie von 200 Gigaelektronenvolt (GeV) kollidieren. Dabei entstanden aus je zwei Antiprotonen und zwei Antineutronen Antihelium-4-Kerne. In den Trümmern aus einer Milliarde Goldatomen fanden die Wissenschaftler im Solenoidal Tracker At RHIC (Star) 18 Antihelium-4-Kerne. Der RHIC gehört zum Brookhaven National Laboratory in Upton im US-Bundesstaat New York. Star ist eines der Experimente des Beschleunigers.

Die Bedingungen bei der Kollision der Goldpartikel ähnelten denen kurz nach dem Urknall. Bei den Kollisionen entsteht das Quark-Gluon-Plasma. In diesem Materiezustand sind Quarks und Antiquarks - also Materie und Antimaterie - in beinahe gleicher Anzahl vorhanden. Wenn es sich abkühlt, können Antiteilchen entstehen.

Schwerstes Antiteilchen

Es sei das erste Mal, dass so schwere Antiteilchen nachgewiesen worden seien, schreiben die Forscher der Star-Koalition in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv veröffentlicht wurde. Das bis dato schwerste Antiteilchen war ein Antihelium-3, das aus zwei Antiprotonen und einem Antineutron besteht. Es wurde 1970 von russischen Forschern nachgewiesen.

Die Zahl der nachgewiesenen Antihelium-4-Kerne habe Vorhersagen der Thermodynamik entsprochen. Je schwerer ein Antimaterieteilchen ist, desto schwieriger ist es herzustellen - die Rate sinkt pro weiterem Kernbaustein um den Faktor 1000. Die Star-Forscher halten es mit der gegenwärtig verfügbaren Technik für unmöglich, schwerere Antimaterie zu produzieren. Das nach dem Periodensystem folgende Teilchen wäre ein Antilithium-6.

Antimaterie im Weltall

Am 19. April 2011 schickt die US-Weltraumbehörde Nasa an Bord des Spaceshuttles Endeavour das Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) zur Internationalen Raumstation. Das AMS soll im Weltraum nach Antimaterie suchen. Die Nasa-Mission STS-134 ist zugleich der letzte Flug der Endeavour. Der letzte Flug eines Spaceshuttles überhaupt ist für Juni 2011 geplant.

Quelle : www.golem.de

[SiLæncer]

Wissenschaftler am Cern haben einen neuen Rekord beim Einfangen von Antimaterie aufgestellt. Sie konnten Antiwasserstoffatome über eine Viertelstunde in einer Magnetfalle festhalten und untersuchen. Ihr alter Rekord lag bei knapp zwei Zehntelsekunden.

Während das Experiment, das Antimaterie im Weltall aufspüren soll, wegen technischer Schwierigkeiten am Spaceshuttle erst einmal nicht zu seinem Bestimmungsort aufbrechen kann, haben Wissenschaftler auf der Erde einen neuen Erfolg mit Antimaterie erzielt: Am Experiment Alpha des Antiproton Decelerator (Antiprotonen-Entschleuniger, kurz: AD) haben sie Antimaterieteilchen deutlich länger als bisher festhalten können.

Kurzer Blick auf Antimaterie

Im November 2010 hatten die Forscher Antiwasserstoffteilchen lange genug in einem Magnetfeld festgehalten, um sie untersuchen zu können. Lange genug, das hieß in dem Fall 172 Millisekunden. Ihnen war also nur ein kurzer Blick auf die Antimaterie vergönnt.

Jetzt haben die Wissenschaftler der Alpha-Kollaboration am europäischen Kernforschungszentrum Cern ihren eigenen Rekord überboten - und das deutlich: Über 16 Minuten saßen die Atome in der Falle, schreiben sie in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv veröffentlicht wurde. Es sei für weitergehende Studien wichtig, Antiatome länger als bisher festzuhalten.

Länger und mehr

Sie konnten aber nicht nur die Dauer, sondern auch die Zahl erhöhen: 309 Antiwasseratome konnten die Wissenschaftler in dem Magnetfeld einfangen und beobachten, bevor sie in Kontakt mit Materieteilchen ausgelöscht wurden. Bei dem vorherigen Versuch waren es nur 38 gewesen.

Antimaterie ist das Spiegelbild der Materie: Beide sind identisch aufgebaut, aber haben entgegengesetzte Ladung. Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Antiwasserstoff hingegen aus einem Antiproton und einem Positron. Treffen beide aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus.

Wo ist die Antimaterie geblieben?

Antimaterie stellt Wissenschaftler noch immer vor ein Rätsel. Theoretisch müsste es genauso viel Antimaterie geben wie Materie, da beide beim Urknall in gleicher Menge entstanden sein müssten. Da das Universum aus Materie besteht, zieht die Natur Materie offensichtlich vor. Es sind jedenfalls bisher noch keine Himmelskörper entdeckt worden, die aus Antimaterie bestehen.

Das wissenschaftliche Instrument Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) soll Aufschluss darüber bringen. Das ist ein Detektor, der außen an der ISS angebracht wird. Er soll ankommende geladene Partikel wie Protonen oder Elektronen einfangen und untersuchen. Erfasst AMS-02 irgendwann ein oder mehrere Antimaterieteilchen, könnte das ein Hinweis darauf sein, dass irgendwo im Weltall noch größere Mengen Antimaterie existieren, möglicherweise sogar ganze Galaxien, die daraus bestehen.

Quelle : www.golem.de

[SiLæncer]

Materie und Antimaterie sind zwar unterschiedlich geladen, haben aber sonst einander entsprechende Eigenschaften. Wissenschaftler am Cern haben nachgewiesen, dass ein Materieteilchen und sein Pendant aus Antimaterie die gleiche Masse haben.

Antimaterie ist das Spiegelbild der Materie: Beide sind identisch aufgebaut, haben jedoch entgegengesetzte Ladung. Ein Wasserstoffatom etwa besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Antiwasserstoff hingegen aus einem Antiproton und einem Positron. Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Japan und Europa hat erstmals experimentell bewiesen, dass diese Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie existiert.

Halb-und-halb-Helium

Das Team vom Cern-Experiment Asacusa um Masaki Hori hat ein Helium-Atom vermessen, bei dem zuvor eines der beiden Elektronen durch ein Antiproton ersetzt wurde - mit anderen Worten: Das Helium-Atom bestand zum Teil aus Antimaterie. Die Wissenschaftler verglichen die Masse des verbliebenen Elektrons mit der des Antiprotons. Die Messung ergab, dass das Antiproton 1.836,1526736 Mal so schwer ist wie das Elektron. Das entspricht dem Verhältnis der Masse eines Protons zu der eines Elektrons.

Video: Symmetrie von Materie und Antimaterie - Cern (3:08)

Das Ergebnis zeigt, dass tatsächlich eine Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie herrscht. Wäre bei der Messung etwas anderes herausgekommen, dann hätte das ein fundamentales Gesetz der Physik, das Charge-Parity-Time-Theorem (CTP), außer Kraft gesetzt, sagte Mori.

Verkehrte Welt

Das CPT-Theorem geht davon aus, dass es zu unserer Welt der Materie ein Gegenstück gibt. Dieses besteht aus Antimaterie, also umgekehrt geladenen Teilchen. In dieser Welt ist der Raum verkehrt - rechts ist also dort links. Außerdem ist der Fluss der Zeit umgekehrt. Abgesehen von der Umkehrung der Ladung, des Raums und der Zeit entspricht die Antiwelt aber unserer Welt. Antimaterieteilchen müssen demnach dieselbe Masse wie Materieteilchen haben und sie müssen mit denselben Frequenzen schwingen. Das haben Mori und seine Kollegen bestätigt.

"Wir haben die Masse des Antiprotons im Verhältnis zur Masse des Elektrons auf 10 Dezimalstellen genau bestimmt", resümiert Masaki Hori. "Dies untermauert die Gültigkeit des CPT-Theorems. Darüber hinaus lernen wir, dass Antiprotonen den gleichen nichtlinearen Regeln der Quantenoptik unterliegen wie normale Teilchen, und wir sie ganz genauso mit Laserlicht beeinflussen können." Ihre Erkenntnisse beschreiben die Forscher im britischen Fachmagazin Nature.

Quelle : www.golem.de

[Jürgen]

Außerdem ist der Fluss der Zeit umgekehrt.

Hmm...
Das müsste eigentlich bedeuten, dass auch Entstehen und Vergehen umgekehrt sein müssten.
Dass also beispielsweise ein Positron unter genau den Bedingungen entstünde, unter denen ein Elektron verschwindet.
Und noch dramatischer wäre die logische Auswirkung auf unser Universum und dessen Anfang und Zukunft.
Bei umgekehrter Zeitlinie wäre nämlich der Urknall für Antimaterie in unserer Zukunft, unser Urknall in derer.
Heisst, weil ja Antimaterie in unserer Zeit so selten ist, dass es in unserer fernen Zukunft zu zunehmenden Anteilen von Antimaterie kommen muss, bis zu deren absoluter Dominanz, bis die dann in ihrem Urknall gipfelt.
Mir wird gerade etwas schwindelig...

p.s.
Aber normale Elementarteilchen altern ja eigentlich nicht, was ist da schon Zeit...

[SiLæncer]

In gigantischen Teilchenbeschleunigern studieren Physiker Antimaterie - doch sie findet sich auch jenseits von Laboren. Wissenschaftler haben nachgewiesen, dass Antiprotonen ständig um die Erde schwirren. Die Forscher nutzten dafür Daten aus einer ungewöhnlichen Region der Atmosphäre.

Hamburg - Wenn kosmische Strahlung auf die äußerste Schicht der Erdatmosphäre trifft und auf die dort existierenden Partikel einhagelt, können dabei verschiedenste Teilchen entstehen. Nicht nur gewöhnliche Materie, sondern auch Antimaterie, wie Positronen, die Gegenstücke zu Elektronen, oder Antiprotonen. Diese zerstrahlen zwar, sobald sie mit Materie kollidieren. Doch für die Dauer ihrer Existenz würden sie mit großer Wahrscheinlichkeit von der Erde eingefangen. Dann müssten sie wie ihre Materie-Gegenstücke auch im sogenannten Van-Allen-Gürtel zu finden sein. In diesem strömen energiereiche, geladene Teilchen entlang des Magnetfelds der Erde.

Physiker vermuteten deshalb schon länger, dass ein Ring von Antiprotonen in mehreren hundert Kilometern Höhe die Erde umgibt - also dort, wo der innere Van-Allen-Gürtel liegt, in dem hauptsächlich Protonen und Elektronen eingefangen sind.

Nun konnte ein internationales Forscherteam diese Theorie im Rahmen der "Pamela"-Mission bestätigen. Die Wissenschaftler um Oscar Adriani von der Universität Florenz, Italien, entdeckten 28 Antiprotonen in einem ungewöhnlichen Bereich der Atmosphäre, der sogenannten Südatlantischen Anomalie. Hier reicht der innere Van-Allen-Gürtel besonders nah an die Erde heran. Der Teilchenstrom fließt hier in nur etwa 200 Kilometer Entfernung von der Erdoberfläche.

Aus dieser kleinen Zahl können die Physiker auf eine große Menge der Antiprotonen schließen. Der Antiprotonen-Fluss in der Südatlantischen Anomalie übersteige die Menge von Antiprotonen in kosmischer Strahlung um das Tausendfache, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin "Astrophysical Journal Letters". Damit sei es die reichste Antiprotonen-Quelle in der Nähe der Erde.

"Pamela", die Kurzform für "Payload for Antimatter-Matter Exploration and Light-Nuclei Astrophysics", besteht aus mehreren Messinstrumenten. Seit 2006 kreisen sie an Bord des russischen "Resurs-DK1"-Satelliten in 350 bis 610 Kilometer Höhe um die Erde. Für ihre nun veröffentlichte Untersuchung nutzen die Physiker allerdings nur die Daten, die "Pamela" in der Südatlantischen Anomalie sammelte - wo sich der Satellit nur zu 1,7 Prozent seiner Flugzeit aufhält.

Während "Pamela" in der Region also besonders produktiv war, ist die Südatlantische Anomalie in der Raumfahrt ansonsten eher gefürchtet. Wegen des ungewöhnlich starken Partikelstroms unterbrechen andere Forschungsatelliten während des Durchflugs eher ihre Messungen - und Astronauten sind hier auch höherer Strahlung ausgesetzt als gewöhnlich.

Einen sofortigen praktischen Nutzen hat diese Entdeckung nicht. Im "New Scientist" sieht jedoch der italienische Forscher Alessandro Bruno, der an der Studie beteiligt war, einen möglichen Nutzen in ferner Zukunft. "Zukünftige Raketen könnten mit der Reaktion aus Materie und Antimaterie angetrieben werden", meint er. "Wer weiß, eines Tages könnte ein Raumschiff starten und dann im inneren Van-Allen-Gürtel auftanken, bevor es weiterreist."

Quelle : www.spiegel.de

[SiLæncer]

Forscher am Cern haben erste Messungen mit Antiwasserstoff durchgeführt. Die Forscher hoffen auf Erkenntnisse, die Aufschluss darüber geben, warum das Universum Materie gegenüber Antimaterie bevorzugt.

Nachdem es Cern-Forschern im Juni 2011 gelang, Antiwasserstoff in einer Art Langzeitfalle für rund 1.000 Sekunden festzusetzen, konnten sie nun erste Messungen an den Antiwasserstoffatomen vornehmen. Es gilt herauszufinden, wie sich Antimaterie verhält, um besser zu verstehen, wie das Universum entstand.

Rätsel Antimaterie

Antimaterie ist das Spiegelbild der Materie: Beide sind identisch aufgebaut, haben aber entgegengesetzte Ladung. Ein Wasserstoffatom besteht aus einem Proton und einem Elektron, ein Antiwasserstoff hingegen aus einem Antiproton und einem Positron. Treffen beide aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus.

Video: Cern forscht an Antimaterie (1:39)

Antimaterie stellt Wissenschaftler noch immer vor ein Rätsel. Theoretisch müsste es genauso viel Antimaterie geben wie Materie, da beide beim Urknall in gleicher Menge entstanden sein müssten. Da das Universum aus Materie besteht, zieht die Natur Materie offensichtlich vor. Es sind jedenfalls bisher noch keine Himmelskörper entdeckt worden, die aus Antimaterie bestehen. Die Forscher wollen herausfinden, warum die Antimaterie verschwunden ist.

Untersuchungsobjekt Antiwasserstoff

Dabei ist Antiwasserstoff ein guter Ansatzpunkt, denn Wassertoffatome sind sehr einfach aufgebaut - sie haben nur ein Elektron, das um einen Kern kreist - und gut erforscht. Wasserstoffatome können zudem mit Licht angeregt werden, wodurch die Elektronen auf höhere Orbits wechseln. Beim Sprung zurück in den Normalzustand emittieren die Atome Licht mit einer bestimmten Frequenz, die leicht messbar ist. Nach den Prinzipien der Physik sollte sich Antiwasserstoff genauso verhalten wie Wasserstoff, so dass die Forscher hoffen, letztendlich die gleiche Lichtfrequenz messen zu können.

So weit sind die Cern-Forscher aber noch nicht. In einem in Nature veröffentlichten Aufsatz beschreiben sie aktuell erste Messungen. Dabei wurde der Elektronenspin der Antiwasserstoffatome mit Mikrowellen umgedreht, so dass sie ihre magnetische Orientierung wechseln. Die durch magnetische Felder gefangenen Antiwasserstoffatome entfleuchen so ihrer Falle, stoßen mit Materie zusammen und werden ausgelöscht. Dabei hinterlassen sie charakteristische Muster in den sie umgebenden Partikeldetektoren.

Quelle : www.golem.de

[SiLæncer]

Teilchenforscher haben an einem Experiment in Genf erstmals die Spektrallinie von Antiwasserstoff aufgezeichnet und mit der von Wasserstoff verglichen. Wie im Standardmodell der Teilchenphysik postuliert, stimmen beide überein.

Am Kernforschungszentrum CERN in Genf haben Wissenschaftler erstmals das optische Spektrum eines Antimaterie-Atoms analysiert. Innerhalb der experimentellen Beschränkungen habe man in der Spektrallinie von Antiwasserstoff keine Unterschiede zu der von Wasserstoff gefunden – ganz so, wie es das Standardmodell der Teilchenphysik vorhergesagt habe.

In Zukunft soll die Messgenauigkeit des Experiments ALPHA am Antiproton Decelerator des CERN erhöht werden, denn damit habe man nun ein "außergewöhnliches neues Werkzeug", um zu ermitteln, ob sich Antimaterie anders verhalte als Materie. Auch das Standardmodell könne damit auf seine Standfestigkeit überprüft werden.

Schwierige Experimente

Antimaterie setzt sich aus Positronen, Antiprotonen und Antineutronen zusammen und kommt in der Natur nicht vor, da sich diese Anti-Teilchen und ihre Gegenstücke beim Kontakt zerstören. Masse, Lebensdauer und Spin der Anti-Teilchen entsprechen denen der jeweils zugehörigen Teilchen, aber elektrische Ladung, magnetisches Moment und alle "ladungsartigen" Quantenzahlen sind umgekehrt.

Lediglich in aufwendigen Experimenten kann Antimaterie erzeugt, gefangen und untersucht werden. Das sei bei Antiprotonen und Positronen einfach, weil diese geladen sind, erklärt Jeffrey Hangst, der Sprecher von ALPHA. Aber wenn man diese Antiteilchen kombiniere, entstehe Antiwasserstoff, der elektrisch neutral und deswegen deutlich schwerer zu kontrollieren ist. Bei ALPHA nutze man deswegen den Umstand, dass Antiwasserstoff etwas magnetisch ist, um ihn zu fangen und zu untersuchen.

Ungleichgewicht

Im Antiproton Decelerator wurde für das Experiment ein Plasma aus 90.000 Antiprotonen mit Positronen gemischt, um letztlich rund 25.000 Antiwasserstoff-Atome zu erschaffen. Davon konnten pro Versuch etwa 14 eingefangen und mit einem Laser einer exakt eingestellten Frequenz bestrahlt werden.

So habe man die Spektrallinie gemessen und die Vorhersagen des Standardmodells bestätigen können. Das sei das Resultat von 20 Jahren Arbeit an den Antimaterie-Experimenten des CERN, deren Ziel unter anderem eine Erklärung für das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum ist.

Quelle : www.heise.de