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Physiker erzeugen die schwersten Antimaterie-Atomkerne - FIAS-Forscher ermöglichen Nachweis von Antihelium-4

Frankfurt - Mit Unterstützung deutscher Wissenschaftler haben Physiker am Brookhaven National Laboratory (BNL) im amerikanischen Bundesstaat New York einen entscheidenden Durchbruch bei der Erforschung der Antimaterie erzielt: Nach einer Veröffentlichung der britischen Fachzeitschrift „nature“ konnten die Forscher im STAR-Experiment zum ersten Mal Atomkerne des Antihelium-4 erzeugen und nachweisen, des bislang schwersten, stabilen Antimaterie-Atomkerns. Eine Arbeitsgruppe von Physikern des Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) und der Goethe-Universität Frankfurt konnten dazu entscheidende Beiträge leisten.
Antimaterie, die Gegenwelt zu der uns umgebenden Materie, ist vor rund 13 Milliarden Jahren beim Urknall entstanden, aber danach praktisch wieder verschwunden. Die ganze uns bekannte Welt besteht daher aus Materie. Treffen aber Materie und Antimaterie zusammen, zerstrahlen sie zu Energie. Im Labor können Physiker Antimaterie bei Kollisionen von Atomkernen mit hohen Energien in Teilchenbeschleunigern erzeugen, allerdings nur in kleinen Mengen. Der bisher schwerste stabile Antimaterie-Atomkern, Antihelium-3, wurde in den 1970er Jahren entdeckt. Im STAR-Experiment am RHIC haben die Physiker Goldionen bei nahezu Lichtgeschwindigkeit frontal zusammenprallen lassen um die entstehenden Teilchenspuren zu analysieren. Ein Team von Physikern um Prof. Reinhard Stock und Dr. Thorsten Kollegger entwickelte am FIAS eine Software, mit der die Spuren von 500 Milliarden geladenen Teilchen untersucht wurden. Dabei wurden 18 Antihelium-4-Atomkerne gefunden. Sie bestehen aus zwei Antiprotonen und Antineutronen, zerfallen nicht radioaktiv und zerstrahlen schließlich mit Materie im Außenbereich des Experiments. Diese Ergebnisse sind eine wichtige Grundlage für die Suche nach massiver Antimaterie im Weltall, die das „Alpha Magnetic Spectrometer (AMS)“ unternehmen soll, das im April zu der Internationalen Raumstation ISS startet. Antihelium-4 wird voraussichtlich lange der schwerste stabile Antimaterie-Atomkern sein, der im Labor erzeugt wird, da auf absehbare Zeit die technischen Voraussetzungen zur Produktion von noch schwereren Antimaterie-Kernen fehlen.
Der Frankfurter Physiker Dr. Thorsten Kollegger ist derzeit Programm-Koordinator am Helmholtz International Center for FAIR (HIC for FAIR) und bereitet mit seiner Arbeitsgruppe am FIAS und an der Goethe-Universität unter anderem Experimente für das internationale Forschungszentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) vor, das bei Darmstadt gebaut wird und 2016 in Betrieb gehen soll. Neben den Frankfurter Forschern war aus Deutschland noch das Max-Planck-Institut für Physik in München an den Experimenten in Brookhaven beteiligt.

Publikation

The STAR collaboration: Observation of the antimatter helium-4 nucleus,
Nature published online 24.4.2011, doi:10.1038/nature10079

Weitere Informationen:

Dr. Joachim Reinhardt
Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Ruth-Moufang-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main
Tel: 069-798-47866
E-mail: reinhardtfias.uni-frankfurtde

oder bei
Reiner Korbmann,
Presse FIAS, c/o Science&Media,
Büro für Wissenschafts- und Technikkommunikation,
Hochleite 4, 81545 München,
Tel. 089-20 80 57 00, Fax 089-642 65 99,
E-Mail reiner.korbmannscienceundmediade


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