Erstmals magnetische Eigenschaft am einzelnen Proton beobachtet
Schritt zur Lösung des Urknall-Rätsels durch Forschung am Antiproton
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Atom: Protonen im Fokus der Forscher (Foto: FlickrCC/scienceheath) |
Mainz/Darmstadt (pte018/22.06.2011/12:00) Deutschen Physikern ist der erstmalige Nachweis von Spin-Quantensprüngen eines einzelnen Protons gelungen. "Wir haben ein Hochpräzisionsmikroskop gebaut, mit dem man die magnetischen Eigenschaften des Protons mit einem Antiproton vergleichen könnte", erklärt Stefan Ulmer, Physiker an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, im pressetext-Gespräch. Das eröffnet die Chance, die Frage des Materie-Antimaterie-Ungleichgewichts im Universum zu lösen.
Das Messprinzip basiert auf der Beobachtung eines einzelnen Protons, das in einer elektromagnetischen Teilchenfalle gespeichert ist. Das gleiche Prinzip ist theoretisch ebenso auf ein einzelnes Antiproton anwendbar. Eine derart genaue Erforschung von Antimaterie ist für das Verständnis wichtig, warum sich nach dem Urknall Materie und Antimaterie nicht vollständig gegenseitig vernichtet haben - warum also das Universum, wie wir es kennen, in dieser Form entstanden ist.
Was passierte mit der Antimaterie?
"Die Basisbehauptung ist, dass beim Urknall soviel Materie wie Antimaterie entstand - die Antimaterie muss irgendwie verloren gegangen sein", erklärt Ulmer. Jetzt ist der Weg frei für direkte Hochpräzisionsmessungen des magnetischen Moments von Proton und Antiproton, die zur Klärung dieses Rätsels beitragen können. Voraussichtlich werden die Messungen am Antiproton am CERN durchgeführt, dem europäischen Labor für Teilchenphysik in Genf.
Die Forscherkollaboration hat in fünf Jahre an der Entwicklung eines Präzisionsexperiments gearbeitet. Die Feuerprobe ist bestanden. "Der erste Nachweis der Spin-Richtung eines Protons ist in unserer Falle gelungen", freut sich Ulmer. Die besondere Schwierigkeit liegt darin, dass das magnetische Moment des Protons etwa 660-mal kleiner ist als das des Elektrons. Das Messsignal ist also wesentlich geringer.
Die Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, der Helmholtz-Institute in Mainz und Darmstadt und des Max-Planck-Instituts für Kernphysik haben ihre Kollegen von der Eliteuniversität Havard mit ihren Beobachtungen und Forschungen hinter sich gelassen und weltweit die Führung in diesem Bereich übernommen.
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