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03. April 2013, 17:09 Uhr

Kosmisches Rätsel

Forscher finden überraschend viel Antimaterie im All

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Die Ergebnisse des Experiments sind eine wissenschaftliche Sensation: Erstaunlich große Mengen Antimaterie strömen durch den Weltraum. Das haben Forscher jetzt mit Hilfe eines Teilchendetektors auf der Internationalen Raumstation nachgewiesen. Es könnte ein Hinweis auf die mysteriöse Dunkle Materie sein.

Es ist ein Wunder, dass das Universum überhaupt existiert. Schließlich entstand beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren neben der uns heute bekannten Materie beinahe genau so viel Antimaterie. Und weil sich ein Teilchen und sein Antiteilchen gegenseitig spektakulär auslöschen, gab es kurz nach der Geburt unseres Kosmos ein gigantisches Feuerwerk.

Warum dabei überhaupt noch Materie übrig blieb, über diese Frage zerbrechen sich Forscher bis heute den Kopf. Doch aus den Überbleibseln des kosmischen Gemetzels entstanden Galaxien, Sterne, Planeten - und auch wir Menschen. Antimaterie begegnet uns dagegen nur selten. Ihre Partikel sind Teil einer geheimnisvollen Parallelwelt, über die wir kaum etwas wissen. Zwar haben Forscher kleinste Mengen an Antimaterie herstellen und einfangen können. Doch größere Antimaterie-Partikel ließen sich bis heute nicht aufspüren.

Ein riesiges Experiment auf der Internationalen Raumstation fahndet seit knapp zwei Jahren nach Antiteilchen. Gibt es irgendwo im All Bereiche, die nur aus Antimaterie bestehen? Wenn ja, sollten sich zumindest einzelne größere Antiatome aufspüren lassen. Die Raumfähre "Endeavour" hatte dazu bei ihrem letzten Flug das tonnenschwere Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS) ins All gebracht. Nun hat das zuständige Wissenschaftlerteam um Physik-Nobelpreisträger Samuel Ting ein erstes, durchaus spektakuläres Zwischenergebnis verkündet: Die kosmische Strahlung enthält deutlich mehr Positronen, also Antielektronen, als zu erwarten wäre.

Im Grundsatz hatten das frühere Experimente bereits nahegelegt. Doch mit AMS ist der Nachweis nun in bisher ungekannter Präzision gelungen: Unter gut 25 Milliarden untersuchten Partikeln aus der Tiefe des Alls fanden sich binnen anderthalb Jahren rund 400.000 Positronen. Und der Partikelstrom ändert sich weder mit der Zeit noch mit der Beobachtungsrichtung. Auf einem Seminar am Genfer Kernforschungszentrum Cern stellte Ting die Ergebnisse am Mittwochnachmittag vor - und war damit schneller als die US-Weltraumbehörde Nasa. Die hatte für den Abend ebenfalls eine Pressekonferenz angesetzt.

Wo kommen die Teilchen eigentlich her?

Die Ergebnisse sollen im Fachblatt "Physical Review Letters" veröffentlicht werden. Für die Wissenschaft sind sie eine Sensation - auch wenn AMS nicht wie auch erhofft größere Antiatome, Antihelium zum Beispiel, finden konnte. Bisher zumindest. "Eine neue Quelle von Antimaterie zu entdecken, ist keine Kleinigkeit", lobt daher Stefan Schael von der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule in Aachen. Er ist an der Auswertung der AMS-Ergebnisse beteiligt.

Das Problem: Noch wissen die Wissenschaftler nicht, wo die Positronen eigentlich herkommen. Frühere Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop "Fermi" können sie nicht nachvollziehen. Danach entstehen große Mengen an Positronen bei Gewittern auf der Erde. Stattdessen favorisieren die Wissenschaftler andere Erklärungsansätze:

"In den kommenden Monaten wird uns AMS schlüssig sagen können, ob diese Positronen ein Signal der Dunklen Materie sind oder einen anderen Ursprung haben", hofft Chef-Forscher Samuel Ting. Etwas schwierig ist, dass AMS eigentlich zu viele Positronen nachgewiesen hat, um sie mit klassischen Modellen der Annihilation Dunkler Materie zu erklären.

Um wiederum etwas exotischere Modelle der Forscher zu bestätigen, könnte der gigantische Teilchenbeschleuniger LHC am Cern helfen. Dort war im vergangenen Sommer das lang gesuchte Higgs-Boson nachgewiesen worden. Derzeit sind die Anlagen abgeschaltet - weil der LHC weiter aufgerüstet wird. Ab dem Jahr 2015 sollen die Teilchenkollisionen in dem unterirdischen Ring mit doppelter Wucht erfolgen.

Und wohl nicht nur Stefan Schael hofft, dass dabei ein weiteres Teilchen entdeckt wird, das Hinweise auf die Dunkle Materie liefert. "Ich würde wetten, dass wir da etwas finden", sagt der Aachener Forscher. "Wenn das Teilchen in Elektronen und Positronen zerfällt und auch noch die richtige Masse hat, dann haben wir es geschafft."

Dann würde sich wohl auch endgültig klären lassen, was der Teilchendetektor AMS auf der Internationalen Raumstation eigentlich genau entdeckt hat.

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Anmerkung der Redaktion: In einer früheren Version des Artikels hieß es, Photonen würden an einem Pulsar beschleunigt. Wir haben den Fehler korrigiert und bitten um Entschuldigung.

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