Physik: CERN stellt neuen Rekord bei Messung des Antiprotons auf

CERN-Forschende haben das magnetische Moment des Antiprotons so präzise gemessen wie nie zuvor. Die Genauigkeit übertraf dabei sogar die bei der entsprechenden Vermessung des Protons.

Scene from the movie 'Particle Fever': Fabiola Gianotti (at the time speaker of the ATLAS experiment at CERN) in a discussion with a colleague.

Das BASE-Experiment am Teilchenforschungszentrum CERN bei Genf hat dank einer neuen Messmethode seinen eigenen Rekord gebrochen: Die Forschenden konnten das magnetische Moment des Antiprotons um den sagenhaften Faktor 350 genauer messen als bei der zuvor genauesten Messung, deren Ergebnisse sie Anfang des Jahres vorgestellt hatten. Vom neuen Rekord berichten sie im Fachblatt "Nature". Beim vorherigen hatten die Forschenden die Messgenauigkeit nur um den Faktor sechs verbessern können.

Die neue Methode beruht auf simultanen Messungen an zwei Antiprotonen, welche die Forschenden in zwei sogenannten Penning-Fallen einfingen. In diesen Teilchenfallen lassen sich geladene Teilchen - oder in diesem Fall Anti-Teilchen - für präzise Messungen ihrer Eigenschaften festsetzen und speichern.

Eine der schwierigsten Messungen

"Dieses Ergebnis ist der Höhepunkt vieler Jahre kontinuierlicher Forschung und Entwicklung und dem erfolgreichen Abschluss einer der schwierigsten Messungen, die jemals in einer Penning-Falle durchgeführt wurden", sagte Stefan Ulmer, Sprecher der BASE-Kollaboration, gemäss einer Mitteilung des CERN vom Mittwoch.

Die neuen Resultate untermauern bisherige Ergebnisse, nach denen das magnetische Verhalten von Proton und Antiproton identisch sind. Die experimentelle Unsicherheit für das Antiproton sei nun sogar kleiner als für das Proton, schrieb das Forschungsinstitut. Das sei wahrscheinlich das erste Mal, dass Physikern eine präzisere Messung an Antimaterie als an Materie gelungen sei, kommentierte Studienautor Christian Smorra.

Suche nach kleinsten Unterschieden

Physikerinnen und Teilchenforscher arbeiten unermüdlich daran, die Eigenschaften von Antimaterie-Teilchen so präzise wie irgendwie möglich zu messen und sie mit denen ihrer Materie-Gegenstücke zu vergleichen. Dadurch hoffen sie, Unterschiede zwischen Materie- und Antimaterie-Teilchen zu entdecken, die eines der grössten Rätsel der Physik lösen könnten: Warum besteht das Universum grösstenteils aus Materie?

Gemäss dem Standardmodell der Teilchenphysik, auf dem quasi das ganze Theoriegebäude der Physik beruht, müsste zu jedem Teilchen ein Anti-Teilchen existieren. Das beobachtete Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie im Universum widerspricht somit dieser grundlegenden Theorie.

Winzige Unterschiede, die sich im Ungenauigkeitsbereich der Messungen von Materie und Antimaterie verbergen könnten, würden auf eine neue Physik hinweisen. Auf der Suche nach einer neuen Theorie, die das Universum ohne Widersprüche abbildet, rücken die Forschenden in immer präzisere Messbereiche vor.

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