"Im Moment würden die meisten Physiker vorhersagen, dass Wasserstoff und Antiwasserstoff die gleichen Eigenschaften haben", sagt Gerald Gabrielse gegenüber Physorg.com . "Unwiderstehlich ist, dass wir die Möglichkeit haben, - möglicherweise - nach winzigen Unterschieden zu suchen."

Gabrielse, Professor an der Harvard University, ist der Leiter der ATRAP Collaboration. Die ATRAP Collaboration besteht aus einem internationalen Team, dem auch andere aus Harvard angehören, sowie dem Forschungszentrum Jülich und der Johannes Gutenberg-Universität in Deutschland und der York University in Toronto.

ATRAP arbeitet mit sehr kalten Atomen und hat an Studien zur Antimaterie gearbeitet. Kürzlich hat die ATRAP-Kollaboration gezeigt, dass es möglich ist, Antiwasserstoff zu erzeugen, damit er in einem bestimmten Magnetfeld gefangen werden kann. Ihre Arbeit wurde in Physical Review Letters veröffentlicht : "Antihydrogen-Produktion in einer Penning-Ioffe-Falle".

Antimaterie ist äußerst selten; Fast nichts im Universum besteht aus Antimaterie. Außerdem vernichtet sich Antimaterie, wenn sie mit regulärer Materie in Kontakt kommt, und hinterlässt nur eine Energiefreisetzung. Aber Antimaterie bietet für viele Physiker eine interessante Studie. „Unsere grundlegendsten Theorien sagen voraus, dass sich Antimaterie wie Materie verhalten sollte“, erklärt Gabrielse. Er und seine Kollegen glauben, dass sie einen Weg gefunden haben, um Antiwasserstoff abzufangen, damit er genau untersucht werden kann. "Das ist aufregend, weil viele sagten, es sei nicht möglich, Antimaterie in der Umgebung zu produzieren, die wir getan haben."

„Wir müssen Schritt für Schritt vorgehen“, fährt Gabrielse fort. „Wir haben gerade gezeigt, dass es möglich ist, in dieser Region, in der das Magnetfeld am geringsten ist, Antiwasserstoff zu erzeugen.“

Er erklärt den Prozess der Erzeugung von Antiwasserstoff in der ATRAP-Technik: Erstens werden Antiprotonen verlangsamt, indem ihre Temperaturen auf fast vier Grad über dem absoluten Nullpunkt gesenkt werden. Positronen werden ebenfalls abgekühlt. "Als nächstes bringen wir die Positronen und die Antiprotonen in Wechselwirkung - wir bringen sie dazu, zusammenzustoßen", sagt Gabrielse. "Wenn wir es mit einer ausreichend niedrigen Energie tun, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich anlagern und ein Antiwasserstoffatom bilden."

Das Problem ist, dass der Antiwasserstoff ohne Ladung nicht sehr gut abfängt. Die ATRAP Collaboration hat dieses Problem überwunden, indem sie „eine Falle innerhalb einer Falle geschaffen hat“, erklärt Gabrielse. In einer Ioffe-Falle mit vier stromführenden Polen befindet sich eine Penning-Falle, die für die Antiprotonen und Positronen ausgelegt ist. Dies schafft einen Bereich, in dem das Magnetfeld minimal ist. „Antiwasserstoffatome, die kalt genug und im richtigen Quantenzustand sind, bleiben vorzugsweise dort, wo das Magnetfeld am niedrigsten ist“, erklärt Gabrielse. Die Ioffe-Falle wurde entwickelt, um das Antiwasserstoff, sobald es gebildet ist, an Ort und Stelle zu halten.

Gabrielse weist darauf hin, dass sie noch nicht wissen, ob sie Antiwasserstoff gespeichert haben. „Unser erster Schritt war zu zeigen, dass wir es unter diesen Bedingungen produzieren können. Einige sagten, es sei nicht möglich, aber wir haben es geschafft. Wir arbeiten daran, kältere Antiwasserstoffatome herzustellen, die besser in der Lage sind, in der Falle zu bleiben. “

Sobald dies erledigt ist, sollte es möglich sein, die Eigenschaften von Antiwasserstoff zu untersuchen und sie mit den Eigenschaften von Wasserstoff zu vergleichen. „Wenn wir feststellen, dass sie unterschiedliche Eigenschaften haben“, sagt Gabrielse, „wird dies auf einer fundamentalen Ebene enorme Auswirkungen haben. Wenn wir feststellen, dass sie gleich sind, dass die Realität der Theorie entspricht, ist es immer noch eine gewinnbringende Situation. “

Obwohl es keine unmittelbar offensichtlichen Anwendungen für Antiwasserstoff gibt, geht Gabrielse davon aus, dass diese Technik möglicherweise über das Studium der Grundlagen hinausgeht die ganze Zeit benutzt. Norman Ramsey hatte keine Ahnung, dass sein Maser in die heutige GPS-Technologie integriert werden würde. “

„Unsere Fallen-Designs werden jetzt von anderen zur Analyse von Pharmazeutika verwendet, und unsere Magnet-Designs werden jetzt dazu verwendet, MRT-Magnete herzustellen, die sich näher an Aufzügen und anderen Quellen ändernder Magnetfelder befinden können“, fährt Gabrielse fort.

„Diese Entdeckungen führen oft zu neuen Erfindungen und Techniken, die Teil des Alltags und unserer Kultur werden. So funktioniert Wissenschaft. “

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