Forschung zeigt, dass das Genie Albert Einstein in Bezug auf Antimaterie recht hatte

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Wissenschaftler machen jedoch wichtige Fortschritte in Richtung eines besseren Verständnisses der Antimaterie. Forscher sagten am Mittwoch (27. September), sie hätten zum ersten Mal gezeigt, dass Antimaterie auf die gleiche Weise auf die Schwerkraft reagiert wie Materie: indem sie fällt. Der Erfolg des Experiments bekräftigte erneut die allgemeine Relativitätstheorie des genialen Physikers Albert Einstein.

Untersuchungen zeigen, dass Albert Einstein in Abbildung 1 natürliche Phänomene verwendet hat. — Simulation von Antiwasserstoffatomen, die in das ALPHA-g-Instrument am Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) in Genf, Schweiz, fallen. Foto: US National Science Foundation

Wie wir wissen, besteht alles, was wir sehen, von Planeten, Sternen, Pudeln bis hin zu Lutschern, aus gewöhnlicher Materie. Antimaterie ist der mysteriöse Zwilling der gewöhnlichen Materie. Sie hat die gleiche Masse, aber eine entgegengesetzte Ladung.

Fast alle subatomaren Teilchen, wie Elektronen und Protonen, haben Antimaterie-Gegenstücke. Während Elektronen eine negative Ladung tragen, sind Antielektronen, auch Positronen genannt, positiv geladen. Ähnlich verhält es sich mit den Ladungen von Protonen, die positiv geladen sind, und von Antiprotonen, die negativ geladen sind.

Dieser Theorie zufolge hätte der Urknall, aus dem das Universum entstand, gleiche Mengen Materie und Antimaterie erzeugen müssen. Allerdings scheint es nur sehr wenig Antimaterie zu geben – und auf der Erde praktisch gar keine. Darüber hinaus sind Materie und Antimaterie nicht miteinander kompatibel. Wenn Sie sie berühren, explodieren sie.

Das Experiment wurde am Europäischen Zentrum für Kernforschung (CERN) in der Schweiz von Forschern der Antihydrogen Laser Physics Facility (ALPHA)-Kollaboration durchgeführt. Es handelt sich dabei um das Antimaterie-Gegenstück von Wasserstoff, dem leichtesten Element.

„Auf der Erde entsteht der Großteil der natürlich vorkommenden Antimaterie, wenn kosmische Strahlung – energiereiche Teilchen aus dem Weltraum – mit Atomen in der Luft kollidiert und Materie-Antimaterie-Paare bildet“, sagte der Physiker Jonathan Wurtele von der University of California, Co-Autor der im Fachmagazin Nature veröffentlichten Studie.

Diese neu erzeugte Antimaterie existiert nur, bis sie in der unteren Atmosphäre auf ein Atom normaler Materie trifft. Allerdings kann Antimaterie unter kontrollierten Bedingungen synthetisiert werden, wie im ALPHA-Experiment.

Der Antiwasserstoff befindet sich in einer zylindrischen Vakuumkammer und wird durch ein Magnetfeld gefangen. Die Forscher reduzierten das Magnetfeld, um die Antimaterie freizusetzen und zu sehen, ob sie entgegen der Schwerkraft zurückfiel. Es verhielt sich unter den gleichen Bedingungen wie Wasserstoff.

„Dieses Ergebnis wurde durch Theorien und indirekte Experimente vorhergesagt … Aber keine Gruppe hat jemals ein direktes Experiment durchgeführt, bei dem Antimaterie fallen gelassen wurde, um zu sehen, in welche Richtung sie fällt“, sagte Joel Fajans, Physiker an der UC Berkeley und Co-Autor der Studie.

Als Einstein die allgemeine Relativitätstheorie erfand – eine umfassende Erklärung der Schwerkraft – behandelte er alle Materie als gleichwertig, was bedeutete, dass Antimaterie auf die gleiche Weise wie Materie reagieren würde. Antimaterie wurde erst 1932 offiziell entdeckt.

„Ich denke, dies ist ein Beweis für die Leistungsfähigkeit der allgemeinen Relativitätstheorie und ihrer Äquivalenzprinzipien“, sagte der Physiker und Co-Autor der Studie William Bertsche von der Universität Manchester in Großbritannien, der die Experimente am CERN durchgeführt hat.

Durch den Nachweis, dass Antimaterie und Materie durch die Schwerkraft angezogen werden, schloss das Experiment eine mögliche Erklärung für den bisherigen Mangel an Antimaterie aus: dass sie durch den Urknall auf die andere Seite abgestoßen wurde.

Schließlich kam der Physiker Fajans zu der Bemerkung: „Egal wie gut die Theorie ist, die Physik ist immer noch eine experimentelle Wissenschaft.“

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