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Forschung

Wo ist die Antimaterie geblieben?
von Stefan Deiters
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10. Juni 1999

Mit einem bisher einmaligen Experiment wollen Wissenschaftler der Universität von Colorado in Boulder die wohl zentralste Frage überhaupt beantworten: Warum gibt es Materie im Universum? Den Schlüssel zu einer Antwort könnten B Mesonen liefern, die in der "Assymmetric B Factory" der Universität Stanford erzeugt werden sollen.

Mit dem Experiment an dem Ende Mai in Betrieb gegangenen Beschleuniger in Stanford wollen die Wissenschaftler ergründen, was unmittelbar nach dem Urknall passiert ist. Nach der bisherigen Theorie, verdanken wir unsere Existenz einem winzigen Ungleichgewicht im Urknall: Kosmologen gehen nämlich davon aus, daß sich im Urknall in unvorstellbar kurzer Zeit eine gleiche Menge von Materie und Antimaterie bildete.

Während "normale" Materie aus Atomen besteht, die einen positiv geladenes Proton und ein negativ geladenes Elektron aufweisen, ist das bei Antimaterie genau umgekehrt: Hier umkreist ein positives Elektron ein negatives Proton. Wenn Materie und Antimaterie aufeinandertreffen zerstören sie sich gegenseitig - und genau dieses ist unmittelbar nach dem Urknall passiert. Die Reste dieses gewaltigen Zerstörungsprozesses können wir noch heute als sogenannte "kosmische Hintergrundstrahlung" beobachten.

Doch scheint es ein leichtes Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie gegeben zu haben: Etwa eins von einer Milliarde Materieteilchen konnte der Zerstörung entkommen. Einem Umstand, dem wir unsere heutige Existenz verdanken. "Die Idee hinter dem Stanford-Experimenten ist zu verstehen, warum es dieses Ungleichgewicht gab", erläutert Patricia Rankin, Physikerin an der Universität von Colorado. "Und die grundlegende Frage ist, wo ist die Antimaterie geblieben?"

Im Stanforder Beschleuniger sollen durch das Aufeinanderschiessen von Elektronen und Positronen sogenannte B Mesonen und Anti B-Mesonen erzeugt werden. Diese kleinsten Elementarteilchen zerfallen nach nur Millionstel Bruchteilen einer Sekunde. Daher ist eine aufwendige Apparatur nötig, um diese Teilchen - oder ihre Zerfallsprodukte - nachzuweisen. "Da gelegentlich ein Materieteilchen überlebt, ein Antimaterieteilchen aber nicht, versuchen wir in gewisser Weise herauszufinden, warum die Natur nicht ganz perfekt ist," sagte Rankin. 

Mit ihrem Experiment sind die Amerikaner allerdings nicht konkurrenzlos: Auch in Japan wurde gerade eine Anlage zur Messung von Materie und Antimaterie fertiggestellt. Rankin: "Bei der Lösung dieses Problems gibt es eine regelrechtes Kopf-an-Kopf-Rennen."

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