Bisher schwerstes Antiteilchen erzeugt

In einem Schwerionenbeschleuniger konnten Heliumkerne aus zwei Antiprotonen und zwei Antineutronen nachgewiesen werden

Schwerionenbeschleuniger
Schwerionenbeschleuniger

New York (USA) - In einem Experiment am Schwerionenbeschleuniger des Brookhaven National Laboratory in den USA haben Forscher Milliarden Goldatomkerne bei einer Energie von 200 Gigaelektronenvolt zusammenprallen lassen. In den Trümmern der Kollisionen entdeckten sie unter anderem 18  Antiteilchen des Elements Helium-4 - zusammengesetzt aus zwei Antiprotonen und zwei Antineutronen - und damit den bisher schwersten nachgewiesenen Atomkern aus Antimaterie.

Die Energiedichte bei den Kollisionen der Goldteilchen sei vergleichbar mit den Bedingungen kurz nach dem Urknall, schreiben die über 500 Forscher der STAR-Kollaboration in ihrer Veröffentlichung. In beiden Fällen würden Materie und Antimaterie, genauer Quarks und Antiquarks, zu nahezu gleichen Teilen entstehen. Im Beschleuniger kann sich dieses sogenannte Quark-Gluon-Plasma schneller ausdehnen als im frühen Universum, wodurch sich die Antimaterie von der Materie entkoppeln kann, bevor es zu einer Annihilation - also einem Auslöschen der beiden Materieformen - kommt. Beim Auskühlen der heißen und dichten Kollisionstrümmer können so auch Antiteilchen entstehen.

Die Ergebnisse stimmen mit theoretischen Vorhersagen überein, berichten die Forscher. Wegen der enorm niedrigen Produktionsrate sei es sehr unwahrscheinlich, natürlich erzeugtes Antihelium-4 aufzuspüren, sofern kein noch unbekannter Erzeugungsmechanismus existiert. Im Umkehrschluss heißt das: Würde man im Weltall auf Antihelium stoßen, müsste es im Universum große Mengen davon geben. Für diese Suche ist zum Beispiel das Alpha-Magnet-Spektrometer ausgelegt, das laut NASA noch im April 2011 zur Internationalen Raumstation gebracht werden soll.

Antihelium-3, aus zwei Antiprotonen und einem Antineutron, wurde bereits 1970 nachgewiesen. Mit jedem weiteren Kernbaustein sinke aber die Produktionsrate von Antiatomkernen um das 1000-fache, so die Wissenschaftler des STAR-Experiments. In gegenwärtigen Beschleunigern lässt sich das nach Helium folgende Element im Periodensystem - Antilithium-6 - zudem nicht erzeugen. Deshalb sollte Antihelium-4 wohl für eine längere Zeit der schwerste nachgewiesene Antikern bleiben.