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(00200) 13.07.2001 09:54

Was Materie und Antimaterie unterscheidet


Bochum, 13.07.2001
Nr. 201

Warum nicht alles Gammastrahlung ist
Materie und Antimaterie: Physiker finden neuen Unterschied
Bahnbrechende Erkenntnis hilft den Kosmos verstehen

Einen neuen Unterschied im Verhalten von Materie und
Antimaterie haben Wissenschaftler der Gruppe „BABAR“ nun am
Stanford Linear Beschleuniger (SLAC) in einer bahnbrechenden
Messung entdeckt: Unter Beteiligung von Prof. Dr. Helmut
Koch, Dr. Marcel Kunze und Dr. Klaus Peters (Fakultät für
Physik und Astronomie der RUB) wiesen sie die so genannte
„CP-Verletzung“ beim Zerfall von B-Mesonen – schweren,
kurzlebigen Elementarteilchen – nach. Das Phänomen ist
wahrscheinlich verantwortlich dafür, dass es im Universum
einen Überschuss der Materie gegenüber der Antimaterie gibt.

Gespiegelte Teilchen löschen sich aus

Antimaterie kommt in unserer Welt gewöhnlich nicht vor, da
sich Materie und Antimaterie bei der Berührung gegenseitig
vernichten: Wenn sie zusammenkommen, zerstrahlen sie zu
Gammastrahlung. Antiwasserstoff ist z. B. das ,,Spiegelbild“
des Wasserstoffatoms. Das spiegelbildliche Atom besteht aus
Antimaterie – einem positiv geladenen ,,Elektron“ (dem
Positron), das einen negativ geladenen Atomkern (ein
Antiproton) umkreist. An Beschleuniger-Anlagen können
Wissenschaftler Antimaterie künstlich erzeugen.

Bahnbrechender Erfolg nach 37 Jahren Suche

Wäre im All gleich viel Materie und Antimaterie vorhanden,
würden sie sich gegenseitig auslöschen. Es besteht also ein
Materie-Überschuss, dem wir unser Dasein erst verdanken.
Einen Grund für diese Asymmetrie fanden Wissenschaftler
(Fitch und Cronin) erstmals 1964 und wurden dafür mit dem
Nobelpreis belohnt. Sie beobachteten an neutralen K-Mesonen,
leichten, langlebigen Elementarteilchen, die CP-Verletzung:
einen Unterschied im Verhalten von Materie- und
Antimaterie-Teilchen beim Zerfall. Seitdem suchten Physiker
weltweit nach weiteren Beispielen für die CP-Verletzung –
bis jetzt: „Nach 37 Jahren der Suche wissen die Physiker
nun, dass es mindestens zwei Sorten von Elementarteilchen
gibt, die dieses erstaunliche Phänomen zeigen“, erläutert S.
Smith (Princeton Universität), Sprecher der
Forscherkollaboration „BABAR“.

Aus der B-Mesonen-Fabrik in den Detektor

Die Gruppe entwickelte einen leistungsfähigen Detektor, der
kleine Unterschiede bei speziellen Zerfällen von B-Mesonen
bzw. ihren Antiteilchen messen kann. Seit etwa zwei Jahren
sammelt der Detektor Daten. Unverzichtbar für die
Experimente war auch ein 2,2 Kilometer langer
Elektronen/Positronen-Speicherring, eine „B-Mesonen-Fabrik“.
Er erlaubt es, Elektronen- und Positronenstrahlen hoher
Energie auf kleinstem Raum kollidieren zu lassen.

Messung bestätigt Modell

In ihrem jetzt zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift
„Physical Review Letters“ eingereichten Beitrag benennen die
Forscher den Wert der Asymmetrie mit sin2b = 0,59 ± 0,14,
der sich signifikant von Null unterscheidet. Die
Wahrscheinlichkeit, dass der Unterschied doch gleich Null
ist, liegt bei 1:30.000. Der gefundene Wert bestätigt
Vorhersagen des so genannten Standardmodells, das somit
seine Gültigkeit behält.

Dank gilt dem ganzen Team

Neu für amerikanische Verhältnisse war die starke
Beteiligung nichtamerikanischer Gruppen. Aus Deutschland
beteiligten sich Universitätsgruppen aus Bochum, Dresden und
Rostock sowohl am Aufbau der Experimente als auch am Betrieb
und der Datenauswertung. Die Finanzierung erfolgte
überwiegend durch das Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF). „Ein großer Teil der Forschung geht auf
das Konto von Diplomanden und Doktoranden“, betont Dr. Klaus
Peters, „und für die maßgebliche technische Unterstützung
beim Aufbau der einzelnen Komponenten und Testsysteme danken
wir den hervorragenden Werkstätten des Instituts für
Experimentalphysik.“

Weitere Informationen

Dr. Klaus Peters, Fakultät für Physik und Astronomie der
Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-23532,
Fax: 0234/32-14170, Email: klaus@ep1.ruhr-uni-bochum.de,
offizielle BABAR Homepage:
http://www.slac.stanford.edu/BFROOT/




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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 32-22830, -23930
Fax: + 49 234 32-14136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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