Als ein internationales Wissenschaftlerteam, das am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) des Brookhaven National Laboratory forscht, die Entdeckung des bisher schwersten Antikerns ankündigte, war dies der erste Eintrag unterhalb der Ebene des klassischen Periodensystems der Elemente und erregte weltweit reges Interesse. Dr. Zhangbu Xu, ein Physiker des dem US-Energieministerium unterstelltem Brookhaven National Laboratory wird die Entdeckung am Freitag, dem 18. Februar 2011 im Rahmen des diesjährigen Treffens der American Association for the Advancement of Science (AAAS) einem breiterem Publikum bekannt machen.
Alle normalen Atomkerne bestehen aus Protonen und Neutronen (und diese wiederum ausschließlich aus Up- und Down-Quarks). Das klassische Periodensystem der Elemente ordnet sie nach der Anzahl ihrer Protonen an, welche die chemischen Eigenschaften des Elements bestimmen. Es gibt auch eine komplexere, dreidimensionale Variante des Periodensystems, in dem Informationen über die Anzahl der Neutronen bereitgestellt werden, die bei verschiedenen Isotopen desselben Elements variiert. Außerdem wird eine Quantenzahl – „Strangeness“ genannt – angegeben, die von der Anwesenheit von strange-Quarks abhängt. Kerne, die ein oder mehr strange-Quarks enthalten, werden Hyperkerne genannt. Für jede gewöhnliche Materie ohne strange-Quarks ist ist der Strangeness-Wert gleich Null und das Periodensystem ist flach. Hyperkerne erscheinen in der dritten Dimension oberhalb der Ebene des Diagramms.
Im letzten Jahr veröffentlichten Mitglieder des STAR-Detektors am RHIC Beweise für die Existenz einer seltsamen Form von Antimaterie mit einem Anti-strange-Quark – also ein Antihyperkern, was den ersten Eintrag unterhalb der Ebene im dreidimensionalen Periodensystem bedeutete und eine neue Grenze in der Physik eröffnet.
Kollisionen am RHIC erzeugen kurzfristig Bedingungen, wie sie wenige Mikrosekunden nach dem Urknall herrschten, von dem Wissenschaftler glauben, dass er vor 13,7 Milliarden Jahren die Geburt des Universums einleitete. Bei den Kern-Kern-Kollisionen am RHIC und beim Urknall entstehen Quarks und Anti-Quarks in der gleichen Menge. Kern-Kollisionen unterscheiden sich von Elementarteilchen-Kollisionen, weil sie größere Mengen Energie in einem größeren Volumen erzeugen. Im Gegensatz zum Urknall ist die gravitative Anziehung bei den kleinen Energiebeträgen der Kern-Kollisionen vernachlässigbar, was dem erzeugten Quark-Gluonen-Plasma die Möglichkeit gibt, sich schnell auszubreiten, abzukühlen und in Hadronen-Gas überzugehen, wobei Nukleonen und ihre Antiteilchen produziert werden.
Unter den Teilchen, die bis zum Endstadium überleben, halten sich Materie und Antimaterie immer noch die Waage, sogar im Fall des relativ komplexen Antikerns und seinem Partner aus normaler Materie, die in der aktuellen Studie beschrieben werden. Dagegen scheint Antimaterie im heutigen Universum weitgehend abwesend zu sein.
Das STAR-Team hat herausgefunden, dass die Entstehungsrate ihres schwersten Antikerns mit Erwartungen übereinstimmt, die sich aus der statistischen Auswertung von Kollisionen und den dabei erzeugten Quarks und Anti-Quarks am RHIC ergeben. Davon ausgehend glauben die Wissenschaftler, dass sie in der Lage sind, noch schwerere Antikerne in zukünftigen Kollisionsexperimenten entdecken zu können. Dabei zielen sie besonders auf die Entdeckung des Antimaterie-Helium-4-Kerns ab, auch bekannt als Antimaterie-alpha-Teilchen.
Dr. Xu, ein Mitglied des STAR-Teams, wird die Entdeckung des ersten Antimaterie-Hyperkerns beschreiben und die Modelle erläutern, welche die Herstellungsverfahren und die Menge dieser Antimaterie-Kerne beschreiben. Außerdem wird er sich den schwersten Antimaterie-Kernen widmen, die in absehbarer Zukunft am RHIC entdeckt werden sollen.
Quelle: http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/PR_display.asp?prID=1236&template=Today
(THK)
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