Es gibt nur wenig im Universum, das so faszinierend und verwirrend ist wie Antimaterie. Als Spiegelbild der gewöhnlichen Materie, jedoch mit umgekehrter elektrischer Ladung, steht diese schwer fassbare Substanz im Mittelpunkt einiger der komplexesten Fragen der Physik. Warum besteht das Universum fast ausschließlich aus Materie, wenn der Urknall doch gleiche Mengen an Materie und Antimaterie hervorgebracht haben soll? Was ist mit der ganzen Antimaterie geschehen? Diese Fragen beschäftigen die Wissenschaftler seit Jahrzehnten, aber die jüngsten Durchbrüche der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN) bringen uns den Antworten näher.
Der britische Physiker Paul Dirac schlug die Existenz von Antimaterie erstmals im Jahr 1928 vor. Er schlug vor, dass es für jedes Teilchen ein entsprechendes Antiteilchen gibt, das in jeder Hinsicht identisch ist, aber eine entgegengesetzte Ladung hat. Das Positron, auch “Antielektron” genannt, war der erste Beweis für diese Theorie. Das Konzept der Antimaterie eröffnete die Möglichkeit, dass ganze Galaxien und Universen aus dieser Substanz bestehen. Wenn jedoch Materie und Antimaterie aufeinander treffen, vernichten sie sich gegenseitig, wobei ihre Masse in Energie umgewandelt wird und nur sehr wenig Antimaterie im beobachtbaren Universum übrig bleibt.
Antimaterie und Schwerkraft
In einer bahnbrechenden Reihe von Experimenten haben Forscher am CERN eine wichtige Entdeckung gemacht: Antimaterie fällt nach unten, genau wie Materie. Diese in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Entdeckung widerlegt die Existenz von Antigravitation. Dieses Konzept wurde als mögliche Erklärung für die räumliche Trennung von Materie und Antimaterie vorgeschlagen, blieb aber bis jetzt ungetestet. Durch die Erzeugung einer stabilen Form von Antimaterie im Labor fanden die Forscher heraus, dass Antimaterie auf die Schwerkraft in gleicher Weise reagiert wie Materie.
Antiwasserstoff
Bei dem Experiment wurden Antiwasserstoffatome erzeugt und in einer 25 cm langen Magnetflasche eingeschlossen. Genaue Messungen zeigten, dass die Antimaterie-Atome aufgrund der Schwerkraft eher auf den Boden der Flasche fielen. Dies wurde auch durch das ALPHA-Experiment am CERN bestätigt, bei dem Antimaterie in einer Vakuumkammer eingeschlossen und dann freigesetzt wurde, um ihren Fall unter Schwerkraft zu beobachten. Das Ergebnis war eindeutig: Die Antimaterie fiel nach unten und bestätigte damit Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie.
Fortschritt
Die Entdeckung, dass Antimaterie auf die Schwerkraft genauso reagiert wie gewöhnliche Materie, öffnet die Tür für neue Experimente und Theorien. Das CERN-Team plant, sein Experiment zu erweitern, um zu untersuchen, ob es einen kleinen Unterschied in der Fallgeschwindigkeit der Antimaterie im Vergleich zur Materie gibt. Etwaige Diskrepanzen könnten erklären, warum das Universum hauptsächlich aus Materie besteht, obwohl beim Urknall gleiche Mengen an Materie und Antimaterie erwartet wurden. Dies ist ein bedeutender Fortschritt in unserem Verständnis des Universums und bringt uns der Lösung des Rätsels um die Dominanz der Materie im Universum näher.