Eine der schwersten Fragen, die Kosmologen und Teilchenphysiker beschäftigen, ist die Verteilung von Materie und Antimaterie im Universum. Es scheint so, als würde Materie den Kosmos dominieren aber der Schein kann trügen. Wir könnten in einem Gebiet des Universums leben, das von Materie dominiert wird. Dank der Arbeit von der STAR Collaboration am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) des Brookhaven National Laboratory (Long Island, New York) wissen wir heute, dass es in unserem Gebiet ein wenig zusätzliche Antimaterie gibt. Die Wissenschaftler ließen 109 Goldatome mit Energien von 200 Gigaelektronenvolt (GeV) zusammenprallen und fanden 18 Helium-4-Antikerne in den Trümmern. Das ist ein beeindruckender Erfolg, gemessen daran, dass wir gerade einmal gewusst haben, dass Antihelium-4 existieren kann.
Diese Art von Kollisionen erzeugen eine heiße Blase aus mehr oder weniger gleichen Mengen von Quarks und Antiquarks, ein so genanntes Quark-Gluonen-Plasma. Dieses kühlt ab und bildet verschiedene Teilchen und ihre Antiteilchen. Je größer das Antiteilchen ist, desto kleiner ist die Wahrscheinlichkeit, es zu Gesicht zu bekommen. Tatsächlich macht jedes zusätzliche Baryon in einem Antikern es 1.000 Mal schwieriger, den Antikern zu erzeugen. Obwohl Positronen erstmals 1932 entdeckt wurden und Antiprotonen und Antineutronen nicht vor 1955 auftauchten, mussten wir bis 1970 warten, bis ein russisches Team die erste Beobachtung von Antihelium-3 vermeldete.
Jetzt, mehr als 40 Jahre später, haben wir Antihelium-4. Es scheint unwahrscheinlich, dass wir bald das nächste in der Reihe, Antilithium-6, sehen werden. Das STAR-Team räumte ein, dass es mit aktueller Teilchenbeschleuniger-Technologie nicht produziert werden kann.
Wichtig bei dieser Beobachtung ist, dass die Antihelium-4-Kerne mit exakt der Rate aufzutreten scheinen, die von der Thermodynamik vorhergesagt wird. Bis es ein anderes Verfahren gibt, um sie in deutlich größeren Mengen zu produzieren, werden wir wahrscheinlich keine natürlich auftretende Version antreffen, egal wie genau wir auch hinschauen. Deshalb „würde jeder Nachweis von Antihelium oder noch schwereren Antikernen im Weltraum auf die Existenz sehr großer Mengen Antimaterie in anderen Teilen des Universums hindeuten“, so die STAR-Collaboration.
Und wir haben vor, das zu beobachten. Der Space Shuttle Endeavour, der nächsten Monat starten soll, soll aus genau diesem Grund das Alpha Magnetic Spectrometer zur Internationalen Raumstation ISS bringen.
Das Instrument wurde speziell dafür entwickelt, Antimaterie-Teilchen in der kosmischen Strahlung
zu finden. Wenn Antihelium nur durch bekannte Mechanismen entsteht, wird das Spektrometer es nicht entdecken. Aber wenn das Experiment Antihelium oder irgendetwas noch schwereres nachweist, darf man enormes Interesse von Kosmologen und Teilchenphysikern erwarten.
Das ist eines der wirklich sinnvollen Instrumente, das für die Raumstation geplant wurde. Hoffen wir, dass es problemlos funktioniert.
Quelle: http://www.technologyreview.com/blog/arxiv/26550/
(THK)
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