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CERN: Anti-Materie sitzt in der Falle

21. März 2011
Forschern in CERN ist es erstmals gelungen Anti-Atome einzufangen. 38 Anti-Wasserstoffatome wurden für 170 Millisekunden in einer magnetischen Falle eingesperrt. Gerade Anti-Materie ist für Physiker sehr interessant, da sie kaum mehr vorkommt. Im Normalfall vernichten sich Anti-Atome und Materie sofort gegenseitig.

Die Ergebnisse des sogenannten "Alpha"-Projekts haben die Forscher im Magazin "Nature" vorgestellt. Sie wollen jetzt die Anti-Wasserstoffatome mit ihrem Gegenstück den Wasserstoffatomen vergleichen. Es soll bewiesen werden, dass auf Anti-Materie dieselben elektromagnetischen Kräfte wirken. Um solche Vergleiche anstellen zu können, müssen Anti-Atome gefangen werden.

Informationen zur Entstehung des Universums

Außerdem kann die Forschung möglicherweise erklären, warum sich das Universum überwiegend aus Materie gebildet hat und nur noch kleine Mengen von Anti-Materie vorhanden sind. Nach dem Urknall entstanden nämlich zunächst Materie und Anti-Materie in gleicher Menge und somit hätten sich die Teilchen und Anti-Teilchen gegenseitig zerstört. Die Frage wie sich dann das Ungleichgewicht zu Gunsten von Materie entwickelt hat, ist bis heute noch ungeklärt. Die Erfolge am LHC könnten also möglicherweise ein großes Rätsel der Physik klären.

Bisher ist es Forschern zwar bereits gelungen im LHC Anti-Wasserstoff zu erzeugen, allerdings haben sich die Anti-Atome und die gewöhnlichen Atome in der Wand des LHC in einem Energie-Blitz sofort gegenseitig vernichtet. Dieser Prozess nennt sich Annihilation und tritt immer dann auf, wenn Materie und Anti-Materie aufeinander treffen.

Große Herausforderung

Um die Annihilation dieses Mal zu vermeiden, wurden die Anti-Wasserstoffatome in eine Art magnetische Falle gesperrt. Dadurch konnten in der Mitte des LHC die 38 Anti-Atome eingefangen werden. Insgesamt 335 Mal musste das Experiment für diesen Erfolg wiederholt werden. Der Vorgang war zehntausend mal schwieriger als nicht eingesperrten Anti-Wasserstoff zu erschaffen, erklärte Jeffrey Hangst, Sprecher des Alpha-Projektes. Um tatsächlich spektroskopische Messungen durchführen zu können, müssen bis zu 100 Anti-Wasserstoffatome auf einmal gefangen werden.

Seit Anfang des Monats werden im LHC darüber hinaus Blei-Ionen kollidiert, um Urknall-Materie zu erzeugen. Die Experimente mit den Protonen wurden eingestellt, da alle wichtigen Ziele erreicht wurden. Grundlage hierfür war das Erreichen einer Rekordgeschwindigkeit bei der Protonen-Kollision.

Update 01.02.: LHC läuft bis 2012 durch

Der Large Hadron Collider soll bis 2012 ohne eine größere Pause laufen. Ursprünglich war von den CERN-Forschern geplant, dass der LHC bis zum Ende diesen Jahres in Betrieb bleiben soll, bevor eine lange, technisch notwendige Pause eingelegt wird. Stattdessen haben sich die Forscher jetzt dazu entschlossen, den LHC auch 2011 und 2012 zu betreiben, wobei der LHC auch weiterhin nur mit der Energie von 3,5 TeV laufen soll. Eigentlich wurde der LHC für die doppelte Leistung - also sieben TeV - entwickelt.

Die gute Leistung des LHCs und die Forschungsergebnisse des vergangenen Jahres haben dann aber zu einem Umdenken geführt. Der Forschungsdirektor von CERN, Sergio Bertolucci, erklärt, dass sich das Higgs-Teilchen in Reichweite befinden würde und ein Nachweis bis Ende 2012 möglich wäre, selbst mit der derzeit laufenden Energie. Die Entdeckung des Higgs-Bosons hat für die Wissenschaft eine besondere Bedeutung, da das Teilchen wichtige Erklärungen für physikalische Phänomene liefern könnte. Das Higgs-Teilchen liefert in der Theorie den Grund dafür, dass Teilchen eine Masse besitzen. Bisher konnte es allerdings noch nie nachgewiesen werden.  

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