Forscher fangen Antimaterie ein (und die Welt ist gar nicht untergegangen)

Seit Monaten sitzt ein Elementarteilchen in der Falle: Einem Forschungsteam in den USA ist es erstmals gelungen, ein Positron – das Antiteilchen des Elektrons – über einen langen Zeitraum einzusperren und kontrolliert zu manipulieren. Damit sei es wahrscheinlich endlich möglich, nach Unterschieden zwischen Elektronen und Positronen zu suchen, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt »Physical Review Letters«.

Die Forscher hoffen, dass sie so eines der größten Rätsel der Physik knacken können: Denn nach den gängigen Theorien dürfte es das Universum gar nicht geben.

Alle Materie im Kosmos besteht aus winzigen Teilchen. Atome besitzen im Zentrum einen Kern aus Protonen und Neutronen, die sich ihrerseits wieder aus Quarks zusammensetzen. Eingehüllt ist der Atomkern in eine Wolke aus Elektronen. Das sogenannte »Standardmodell« beschreibt, wie die einzelnen Teilchen zusammenwirken. Und zwar überaus erfolgreich: Bislang ist es mit keinem Experiment gelungen, eine Abweichung vom Standardmodell aufzuspüren.

»Aber wir wissen, dass das Standardmodell irgendwo falsch sein muss – oder zumindest unvollständig«, erläutert Gerald Gabrielse von der Northwestern University in den USA. »Es kann beispielsweise nicht erklären, warum das Universum existiert. Und das ist eine ziemlich große Lücke.« Im Standardmodell nämlich gibt es zu jedem Teilchen ein Antiteilchen. Kommen die beiden sich zu nahe, vernichten sie sich gegenseitig in einem Strahlungsblitz – die Forscher sprechen von »Annihilation«.

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In der Natur entstehen Positronen beim radioaktiven Zerfall. Doch sie überleben nicht lange, da sie in der umgebenden Materie schnell auf Elektronen stoßen und in einem Strahlungsblitz verschwinden. Gabrielse und seine Kollegen haben Positronen deshalb in ein Vakuum gelenkt und bremsten sie dann mit magnetischen und elektrischen Feldern ab. Schließlich gelang es ihnen auf diese Weise, ein einzelnes Positron in einer Vakuumfalle einzufangen und nahezu zum Stillstand zu bringen.

»Wir haben das zunächst sehr schnelle Positron tatsächlich dazu gebracht, monatelang ruhig zu verharren und sich ordentlich zu benehmen«, sagt Gabrielse. So ordentlich, dass die Forscher mit dem einzelnen Positron experimentieren konnten.

Im Gegensatz etwa zu Planeten, die einen Stern umkreisen, kann ein Positron im Magnetfeld keine beliebige Kreisbahn ausführen.