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TEILCHENPHYSIK
Materie wie kurz nach dem Urknall?
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
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30. Januar 2019

Wie sah die Materie unmittelbar nach dem Urknall aus und welche Bedingungen herrschen im Inneren von Neutronensternen? Einem internationalen Team könnte nun im japanischen Teilchenbeschleunigerzentrum J-PARC ein wichtiger Schritt hin zu einer Antwort gelungen sein: Sie wiesen erstmals eine neue Form von Materie mit Anti-Kaonen nach.

Materieform

Grafische Visualisierung der neuen Materieform, die aus einem Helium-3-Isotop mit zwei Protonen (blau) und einem Neutron (grün) entstanden ist. Bild: ÖAW/Harald Ritsch [Großansicht]

Weltweit erforschen Physikerinnen und Physiker mit Teilchenbeschleunigern, wie kurz nach dem Urknall vor geschätzten 13,8 Milliarden Jahren Materie entstanden ist. Einer internationalen Forschungsgruppe an einem Beschleuniger des Japan Proton Accelerator Research Complex nahe Tokio ist es nun zum ersten Mal gelungen, eine neue Form von äußerst dichter Kernmaterie mit sogenannten Anti-Kaonen zu erzeugen. An dem erfolgreichen Experiment waren auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Stefan-Meyer-Institut für subatomare Physik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) maßgeblich beteiligt.

Als Ausgangsmaterial des Experiments diente ein Helium-3-Isotop, das aus zwei Protonen und einem Neutron besteht. Durch Beschuss des Isotops mit negativ geladenen Kaonen wurde das Neutron herausgeschleudert. Das überraschende Ergebnis: Das Anti-Kaon, ein sehr kurzlebiges Teilchen, konnte den Platz des Neutrons einnehmen. Der auf diese Weise neu entstandene Kerncluster verfügte aber nicht nur über eine enorme Bindungsenergie, er erwies sich auch als weitaus stabiler als von den Forscherinnen und Forschern erwartet.

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"Das Besondere ist, dass wir nachweisen konnten, dass ein Anti-Kaon tatsächlich im Kern als eigenständiger Kernbaustein existieren kann. Auf diese Weise können wir Kernmaterie mit hoher Dichte erzeugen", sagt Johann Zmeskal, Vizedirektor des Stefan-Meyer-Instituts der ÖAW, der an den Untersuchungen beteiligt war. "Wenn wir das Experiment erfolgreich mit höherer Präzision wiederholen können und dies auch mit schwereren Kernen als Helium schaffen, wäre das ein enormer Durchbruch – dann könnten wir extrem dichte Kernmaterie unter Laborbedingungen und bei normaler Temperatur herstellen."

Das Team hofft, dass das Verständnis dieser Materie neue Antworten auf grundlegende Fragen der modernen Physik eröffnet, wie etwa dem Zustandekommen der Masse des sichtbaren Universums. Auch das Wissen über den Aufbau der extrem dichten Neutronensterne, von denen es allein in der Milchstraße über hundert Millionen gibt, könnte dadurch weiter verbessert werden.

 Über ihre Ergebnisse berichten sie im Fachjournal Physics Letters B.

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siehe auch
Materie und Antimaterie: Suche nach dem kleinen Unterschied - 7. September 2015
Urknall: Sternentwickler lösen Helium-Rätsel - 31. Oktober 2006
Links im WWW
Fachartikel in den Physics Letter B
Österreichische Akademie der Wissenschaften
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