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Weltweit erste laserbasierte Manipulation von Antimaterie

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Die Manipulation und Herstellung von Antimaterie ist seit geraumer Zeit ein Wunschtraum und nur in der Science-Fiction möglich. Sie haben vielleicht schon einmal von Antimaterie in Form von Materie-Antimaterie-Raumschiffsantrieben in ein paar Serien gehört! Im wirklichen Leben sind Wissenschaftler und Mediziner jedoch sehr daran interessiert, Antimaterie zu erzeugen und einzufangen, nicht um ihre Raumschiffe anzutreiben, sondern um ihre physikalischen Eigenschaften aufzuzeichnen und zu beobachten.

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Forscher haben vor kurzem bekannt gegeben, dass sie ein in Kanada ansässiges Lasersystem genutzt haben, um Antimaterie (das Gegenteil von Materie) auf nahezu den absoluten Nullpunkt abzukühlen. Dies ist die weltweit erste laserbasierte Manipulation von Antimaterie und ein großer Schritt nach vorn für diese Technologie. Dies wird die nächste Generation von Experimenten erheblich verbessern und die Antimaterie-Landschaft insgesamt zum Positiven verändern.

Wie bereits erwähnt, ist Antimaterie das "jenseitige" Gegenstück zur Materie. Sie besitzt fast genau die gleichen Verhaltensweisen und Eigenschaften, ist aber anders geladen als die Materie. Antimaterie-Atome werden mit äußerster Vorsicht behandelt, da sie bei Kontakt mit Materie vernichtet werden, was ihre Erzeugung äußerst schwierig macht. Diesen Prozess in unserer Atmosphäre zu kontrollieren und mit einem Laser zu manipulieren, ist eine bedeutende Entwicklung.

Was ist Antimaterie?

Nach dem derzeitigen Verständnis der physikalischen Gesetze hat jedes Elementarteilchen einen antimateriellen Zwilling. Quark, Myon und Elektron haben ein entsprechendes Antiquark, Antimuon und Positron. Alle Antimaterie-Teilchen haben genau das gleiche Gewicht wie ihre Materie-Gegenstücke, tragen aber das genaue Gegenteil ihrer Ladung. Würden die Atome/Teilchen jemals aufeinander treffen, würden sie sich gegenseitig vernichten und Licht erzeugen.

Das erste Antimaterie-Teilchen wurde 1932 entdeckt, aber seither hat sich nicht mehr viel getan, und das Thema wurde weniger spannend. Einige alltägliche Beispiele für Antimaterie finden sich in Blitzen bei Gewittern, wo Elektronen auf Positronen treffen, was zur Annihilation der beiden führt. Auch Bananen (die sehr geringe Mengen an radioaktivem Kalium enthalten) geben alle 75 Minuten Positronen ab, doch wenn sie mit Elektronen in Berührung kommen, gibt es keine spürbaren Auswirkungen.

Bislang wissen die Experten nur sehr wenig über Antimaterie, und da es sehr schwierig ist, ein Antimaterie-Atom lange genug einzufangen, um es zu testen und zu messen, gab es in diesem Bereich keine großen Fortschritte. Bei diesem speziellen Test, wie auch bei den meisten anderen Tests zur Antimaterie, wurde das Antiwasserstoffatom verwendet. Wie der Name schon sagt, ist es der Antimaterie-Zwilling des Wasserstoffs. Antiwasserstoff wird in einem komplizierten Prozess erzeugt, an dem Teilchenbeschleuniger und viele andere Maschinen beteiligt sind, die Tausende von Protonen mit Millionen von Positronen mischen, nur um ein paar Antiwasserstoffatome zu erzeugen.

Warum wollen wir Antimaterie testen?

Sie werden sich vielleicht fragen, warum Wissenschaftler mit Antimaterie herumspielen wollen, wo sie doch so schwer zu erzeugen ist Nun, es gibt zahlreiche Gründe, warum Antimaterie sehr wertvolle Erkenntnisse darüber liefern könnte, wie unsere Welt und unser Universum funktionieren. Tests, die jetzt durchgeführt werden können, da die Antimaterie mit Hilfe von Lasern gekühlt werden kann, werden das Verständnis für die Eigenschaften der Antimaterie weiter verbessern und könnten mehr Informationen über bestimmte Symmetrien im Universum liefern. Dies könnte wiederum Aufschluss darüber geben, warum das Universum hauptsächlich aus Materie besteht und nicht, wie in den Urknallmodellen vorhergesagt, aus einem Universum, das zur Hälfte aus Materie und zur Hälfte aus Antimaterie besteht.

Diese Entwicklung kann uns auch helfen, die Physik der Antimaterie besser zu verstehen, zum Beispiel: Reagiert Antimaterie auf die Schwerkraft? Kann Antimaterie den Wissenschaftlern helfen, Symmetrien in der Physik und im Universum zu verstehen? Die Antworten auf diese Fragen könnten unser Denken über das Universum völlig verändern.

Lasertechnik

Die vor über 40 Jahren eingeführte Laserkühlung und -manipulation regulärer Atome hat die moderne Atomphysik völlig verändert und zu mehreren mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Experimenten geführt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind die weltweit erste Anwendung dieser Technologie auf Antimaterie. Was anfangs nur als Traum gedacht war, ist nun dank der harten Arbeit kanadischer und anderer internationaler Wissenschaftler Wirklichkeit geworden.

[Mehr über Laser auf GlobalSpec.com]

Die Lasermanipulation von Antimaterie öffnet auch viele neue Türen für eine Fülle von bahnbrechenden physikalischen Erfindungen und Innovationen. Ein neues Projekt namens HAICU wurde ins Leben gerufen, um neue Quantentechniken für Antimaterie-Studien zu entwickeln. Es handelt sich um ein ehrgeiziges neues Projekt, das von dem Team geleitet wird, das die lasergekühlte Antimaterie entwickelt hat, und eines der hochgesteckten Ziele ist die Schaffung einer "Antimaterie-Fontäne" Dabei soll lasergekühlte Antimaterie in den freien Raum geschleudert werden, was eine ganze Reihe neuer Quantenmessungen ermöglichen würde, die bisher nicht möglich waren.

Darüber hinaus sind die Wissenschaftler jetzt sogar kurz davor, die ersten Antimaterie-Moleküle zu erzeugen, indem sie mit Hilfe der neuen Lasermanipulationstechnologie Anti-Atome miteinander verschmelzen. Eine solche Aussage ist für die Antimaterie-Industrie sehr aufregend, und diese enorme Entwicklung markiert einen wichtigen Moment nach zehn Jahren Forschung, die 2011 mit der Erzeugung und dem Einfangen von Antiwasserstoff begann.

Für ein Thema, das einige Jahre lang auf der Stelle getreten war, sind dies aufregende neue Entwicklungen in diesem Bereich, und der Test der Wirkung der Schwerkraft auf Antimaterie ist ein mit Spannung erwartetes Ereignis. Ein Bündel Antiwasserstoff wird eingefangen und freigesetzt, um zu beobachten, was passiert. Wenn Antimaterie wirklich das Gegenteil von Materie ist, wird sie sich dann nach oben bewegen? Wir werden es bald herausfinden! In jedem Fall wird es eine Überraschung sein, wie sie sich verhält.

Glauben Sie, dass die Antimaterie-Technologie uns weitere Einblicke in die Funktionsweise des Universums geben wird? Wird diese Technologie gefährlich sein, und könnte diese mächtige Substanz für die Energieerzeugung genutzt werden?