Birnenförmige Atomkerne Neue Spur im Antimaterie-Rätsel

Es ist eines der großen Rätsel der Physik: Warum blieb nach dem Urknall so viel Materie zurück - und kaum Antimaterie? Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern haben einen neuen Weg entdeckt, diese Frage zu beantworten. Der Schlüssel sind seltsam geformte Atomkerne.

LP Gaffney

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"Wenn beim Urknall gleiche Mengen von Materie und Antimaterie erzeugt wurden, hätte sich alles gegenseitig ausgelöscht. Und es gäbe keine Galaxien, Sterne, Planeten oder Menschen", sagt Tim Chupp. Wie viele andere Physiker auch sucht der Forscher von der University of Michigan nach der Antwort auf eine grundlegende Frage: Wie konnte das von Materie dominierte Universum entstehen, in dem Antimaterie nur eine Randerscheinung darstellt?

Im Fachmagazin "Nature" berichtet ein internationales Forscherteam, zu dem auch Chupp gehört, von einer Möglichkeit, dieses Rätsel zu lösen. Es geht um die Suche nach einer weiteren Grundkraft der Natur, welche das Ungleichgewicht von Teilchen und ihren Antiteilchen erklären könnte. Die Physik kennt vier Grundkräfte, die die Welt buchstäblich im Innersten zusammenhalten: Gravitation, elektromagnetische Kraft sowie starke und schwache Kernkraft. Auf der Suche nach einer fünften könnte das sogenannte permanente elektrische Dipolmoment (EDM) von Teilchen helfen - wenn man es denn findet.

Mögliche fünfte Grundkraft

Und das ließe sich theoretischen Vorhersagen zufolge besonders gut bei bestimmten Atomkernen beobachten - nämlich birnenförmigen Exemplaren. Doch diese Kernstruktur war lange selbst nur als theoretisches Modell bekannt.

Bestimmte größere Atomkerne - Isotope von Radium, Radon, Thorium und Uran - sollten demnach diese Form annehmen. Andere Kerne haben eine Kugelform; mehr als ein Drittel aber eine etwas in die Länge gezogene Gestalt ähnlich einer Wassermelone. Außer der Birnenform sind anderen Theorien zufolge noch exotischere Kern-Strukturen möglich, die Bananen oder Pyramiden ähneln, schreibt Kim Lister von der University of Massachusetts in einem Kommentar im Fachblatt "Nature".

Der Gruppe um Liam Gaffney von der University of Liverpool ist es nun erstmals gelungen, birnenförmige Atomkerne nachzuweisen. Sie nutzten dazu eine Einrichtung am Genfer Kernforschungszentrum Cern: Isolde (Isotope Separator On Line-Detector). Dort erzeugten sie Ionen der Elemente Radon-220 und Radium-224 und beschleunigten diese auf rund zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Die Atomkerne prallten schließlich auf spezielle Metallfolien. Die Gammastrahlen, die die Kerne daraufhin aussendeten, verrieten den Physikern deren Form.

Beim Radon war diese schwächer ausgeprägt als beim schwereren Radium, was den Voraussage entsprach und darauf deutet, dass die Kerne von Thorium und Uran noch stärker Richtung Birne verzerrt sind.

Jonathan Butterworth vom University College London lobt die Arbeit des Teams: Sie sei für die Suche nach einem möglicherweise vorhandenen EDM im Teilchen von großer Bedeutung, schreibt er in "Nature". Denn falls dieses in einem Atomkern existiere, würde es durch die Birnenform verstärkt. Was heißt: In diesen Kernen ließe sich die fünfte Kraft mit großer Wahrscheinlichkeit nachweisen.

Mit ihrem Experiment haben Gaffney und seine Kollegen deshalb einen neuen Weg eröffnet, mit dem das Rätsel der fehlenden Antimaterie gelöst werden könnte.

Anmerkung der Redaktion: In einer früheren Version des Artikels stand, das EDM sei möglicherweise die gesuchte fünfte Grundkraft. Richtig ist, dass es Hinweise auf diese liefern könnte. Wir haben den Fehler korrigiert.



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Seite 1
sogehtdasnicht 10.05.2013
1. Hmm
Wie war das noch? Wenn ich Gott wäre, hätte ich mir was weniger kompliziertes ausgedacht? Die lieben Forscher sollen wirklich aufpassen, dass man sich da nicht verrennt. Man läuft Gefahr, dass unserer Nachfahren in 1.000 Jahren nur drüber lachen können, was wir so für Ideen hatten. (Wenn es unsere Nachfahren überhaupt soweit schaffen.)
jot-we 10.05.2013
2. Interessant
Zitat von sysopLP Gaffney Es ist eines der großen Rätsel der Physik: Warum blieb nach dem Urknall so viel Materie zurück - und kaum Antimaterie? Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern haben einen neuen Weg entdeckt, diese Frage zu beantworten. Der Schlüssel sind seltsam geformte Atomkerne. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/raetsel-um-antimaterie-physiker-beobachten-birnenfoermige-atomkerne-a-898738.html
... und lustig: da sind wir ja bald wieder bei der Atom-Ur-Theorie von old man Demokrit, der dreieckige, quadratische und sonstwie geformte Atome als Grundbausteine postulierte. Süsse und saure übrigens auch - aber die kommen dann wohl erst in der nächsten Dekade: (TeichenphysikerÜberraschungsAtome - spannend, lustig UND lecker :)
cassandros 10.05.2013
3. Bleibt das so? - Ja, das ist permanent.
Zitat von sysopLP Gaffney Es ist eines der großen Rätsel der Physik: Warum blieb nach dem Urknall so viel Materie zurück - und kaum Antimaterie? Wissenschaftler am Kernforschungszentrum Cern haben einen neuen Weg entdeckt, diese Frage zu beantworten. Der Schlüssel sind seltsam geformte Atomkerne. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/raetsel-um-antimaterie-physiker-beobachten-birnenfoermige-atomkerne-a-898738.html
Es ist immer wieder beeindruckend, was die Physiker aus ein paar Strahlungsblitzen an tiefen Einsichten über die Welt ableiten können. Leider wird (für den Laien) aus der Meldung nicht klar, warum "permanente elektrische Dipolmomente, PED" als 5. Grundkraft im Gespräch sind. PED klingt für den Unbedarften nach einem "normalen" elektrischen Phänomen. Sind Dipolmomente nicht allgemein eine Folge der elektromagnetischen WEchselwirkung? WAs macht permanente elektrische Dipolmomente so besonders? Vielleicht kann einer der Physiker hier den Nebel etwas lüften.
nic 10.05.2013
4. Warum blieb nach dem Urknall so viel Materie zurück - und kaum Antimaterie?
Weil es sonst niemand gäbe der diese Frage stellen könnte.
mikesch0815 10.05.2013
5. Die Kohlkraft!
Ich wusste es doch! Das Helmut-Teilchen existiert! Die Birnenform ist eindeutig! Und das erklärt auch, warum es noch Teilchen gibt: Sie haben es einfach ausgesessen! Ha!
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