Forscher entdecken neue schwere Antimaterie
Ein globales Wissenschaftlerteam hat den bislang schwersten Antimateriekern und erstmals überhaupt einen Antimateriekern mit einem Anti-Strange-Quark entdeckt. Möglich wurde dies durch Untersuchung hochenergetischer Kollisionen von Goldionen am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), der sich am Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums befindet. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift Science vorgestellt. Bei diesem am STAR-Detektor des RHIC gefundenen neuen Antimateriekern handelt es sich nach Aussagen der Wissenschaftler um einen negativ geladenen Zustand der Antimaterie mit einem Antiproton, einem Antineutron und einem Antilambda-Teilchen. "Diese experimentelle Entdeckung könnte nie da gewesene Konsequenzen für unsere Sicht der Welt bedeuten", kommentiert Horst Stöcker, Professor für theoretische Physik und Vizepräsident der deutschen Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. "Diese Antimaterie öffnet das Tor zu neuen Dimensionen in der Nuklidkarte - eine Idee, die noch vor wenigen Jahren als unmöglich betrachtet wurde". Die Wissenschaftler weisen darauf hin, dass alle Atomkerne unserer Welt aus Protonen und Neutronen bestehen, die wiederum ausschließlich aus Up- und Down-Quarks zusammengesetzt sind. Otto Normalverbraucher benutzt das Periodensystem der Elemente, dessen Anordnung auf der Anzahl von Protonen basiert, die die chemischen Eigenschaften jedes Elements bestimmen. Physiker allerdings verwenden ein dreidimensionales Diagramm, das wesentlich komplexer ist, dafür allerdings Informationen über die Anzahl der Neutronen, die sich in verschiedene Isotope desselben Elementes verwandeln können, und eine Quantenzahl auf Lager hat, welche die Experten "Strangeness" nennen und die von den vorhandenen Strange-Quarks abhängig ist. Experten definieren Hyperkerne als Kerne, die einen Strange-Quark oder mehrere davon enthalten. Bei gewöhnlicher Materie ohne Strange-Quarks ist der Wert der Strangeness gleich Null und die grafische Anordnung zweidimensional. Hyperkerne befinden sich in der Ebene über dem zweidimensionalen System. Auf Basis der Ergebnisse dieser neuesten Studie bildet der neue Antimaterie-Hyperkern ein Musterbeispiel für einen normalen Hyperkern und könnte somit Licht in die Struktur kollabierender Sterne bringen. "Der Wert der Strangeness könnte im Kern kollabierter Sterne ungleich Null sein", erklärt Mitautor Dr. Jinhui Chen von der Kent State University in den USA und dem Shanghaier Institut für Angewandte Physik in China. "So helfen uns die vorliegenden Messungen am RHIC, Modelle zu unterscheiden, die diese exotischen Materiezustände beschreiben." Den Wissenschaftlern zufolge kann die Entdeckung des Antimateriekerns den Experten nicht nur dabei behilflich sein, Klarheit in die Modelle der Neutronensterne zu bringen, sondern könnte Forscher außerdem dazu ermutigen, noch mehr Untersuchungen zu den Verletzungen fundamentaler Symmetrien zwischen Materie und Antimaterie durchzuführen, die im frühen Universum auftraten. Die Kollisionen am RHIC hätten außerdem vorübergehend Bedingungen geschaffen, wie sie nur wenige Sekunden nach dem Urknall vorhanden waren. Der Big Bang - so nehmen Experten an - war der Ursprung des Universums vor etwa 14 Milliarden Jahren. "Genau zu verstehen, wie und warum die Materie die Oberhand über die Antimaterie hat, ist nach wie vor ein großes ungelöstes Problem der Physik", betont Mitautor Dr. Zhangbu Xu vom Brookhaven National Laboratory in New York. "Dieses Problem zu lösen, wird die Messung feinster Abweichungen von der perfekten Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie erforderlich machen - und es bestehen gute Aussichten für zukünftige Antimateriemessungen am RHIC, um dieser zentralen Frage nachzugehen." Am STAR-Experiment arbeiteten Wissenschaftler aus Brasilien, China, Deutschland, Frankreich, Indien, Kroatien, den Niederlanden, Polen, der Tschechischen Republik, Russland, Südkorea, den USA und dem Vereinigten Königreich zusammen.
Länder
Brasilien, China, Tschechien, Deutschland, Frankreich, Kroatien, Indien, Südkorea, Niederlande, Polen, Russland, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten