Wasserstoff und Antiwasserstoff gleichen sich auch in der Feinstruktur | NZZ

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Am #Cern ist es gelungen, die sogenannte Feinstruktur des Spektrums von #Antiwasserstoff zu vermessen. Unterschiede zum gewöhnlichen Wasserstoff fanden die Forscher nicht. Für die #Kosmologie ist das keine gute Nachricht. Von @HelgaRietz @NZZWissen.

Cern, Antiwasserstoff

2/20/2020

Am Cern ist es gelungen, die sogenannte Feinstruktur des Spektrums von Antiwasserstoff zu vermessen. Unterschiede zum gewöhnlichen Wasserstoff fanden die Forscher nicht. Für die Kosmologie ist das keine gute Nachricht. Von HelgaRietz NZZWissen.

Am Cern ist es gelungen, die sogenannte Feinstruktur des Spektrums von Antiwasserstoff zu vermessen. Unterschiede zum gewöhnlichen Wasserstoff fanden die Forscher nicht – genau wie bei früheren Experimenten dieser Art. Für die Kosmologie ist das keine gute Nachricht.

Jeffrey Hangst am ALPA-Experiment. CERN Nun hat die Alpha-Kollaboration bei der Vermessung des Antiwasserstoffs die nächste Stufe gezündet. Hatten die Forscher bis anhin «nur» den Übergang vom Grundzustand in den ersten angeregten Zustand untersucht, berichten sie . 1 Dieser zerfällt bei näherer Betrachtung nämlich in mehrere Unterniveaus, die jeweils leicht unterschiedliche Energien haben. Dies hängt damit zusammen, dass der Drehimpuls des Positrons unterschiedliche Werte annehmen kann. Ausserdem sorgen Quantenfluktuationen für eine subtile Verschiebung einiger dieser Unterniveaus; dieser Effekt heisst «Lamb-Shift». Verkompliziert wird die Messung dadurch, dass die momentan einzige praktikable Möglichkeit, Antiwasserstoffatome zu speichern, darin besteht, sie in einem starken Magnetfeld festzuhalten. Und dieses Magnetfeld verschiebt die Energieniveaus nochmals. Glücklicherweise lassen sich alle diese Effekte für Wasserstoff- und Antiwasserstoffatome mit grösster Präzision berechnen und theoretisch vorhersagen. Umgekehrt erlaubt eine möglichst genaue Messung der Feinstruktur des Antiwasserstoffspektrums, zu überprüfen, ob die Theorien, auf denen unser modernes Atommodell beruht, en détail auch auf Antiatome zutreffen. Eine wichtige Frage bleibt offen Fänden sich signifikante Unterschiede zwischen Wasserstoff und Antiwasserstoff, dann könnten diese zu erklären helfen, warum das Universum so ist, wie es ist: Bis jetzt ist es nämlich eine offene Frage, warum nach dem Urknall praktisch nur Materie und fast keine Antimaterie übrig geblieben ist. Irgendein Unterschied zwischen den beiden, so die gängige Theorie, muss dazu geführt haben, dass etwas weniger Antimaterie als Materie entstand. Die Antimaterie zerstrahlte dann mit einem Teil der Materie zu Energie, während aus der übrigen Materie das sichtbare Universum entstand: Sterne, Planeten, wir Menschen und alles andere. Nur haben sich derartige Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie im Labor noch nicht dingfest machen lassen. Die bisher einzige Ausnahme: minimale Abweichungen bei bestimmten Zerfällen exotischer Teilchen. Diese sind aber zu unbedeutend, um den Materieüberschuss im Universum zu erklären. Und auch die jüngsten Ergebnisse der Alpha-Kollaboration weisen in die gleiche Richtung: Die diese Woche publizierten Untersuchungen an Feinstruktur und Lamb-Shift in Antiwasserstoff stimmen mit dem theoretisch Erwarteten überein. , der an der Universität Mainz im Bereich Atomphysik forscht, am Alpha-Experiment aber nicht direkt beteiligt ist, hat die Studie für «Nature» kommentiert. 2 Der Lamb-Shift, schreibt er darin, beruhe zwar grösstenteils auf Quantenfluktuationen. Dabei entstehen spontan Paare aus Teilchen und Antiteilchen, die sich sofort wieder gegenseitig auslöschen. Allerdings spielten für die exakte Grösse des Lamb-Shifts auch einige andere Parameter eine Rolle, an denen sich womöglich ein Unterschied zwischen Materie und Antimaterie manifestieren könne. Auf diese habe man bei früheren Messungen an Antiwasserstoff keinen Zugriff gehabt, erläutert Pohl im Gespräch: «Wir haben ja keine Ahnung, wo genau die Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie verletzt sein könnte; deshalb müssen wir in allen Ecken suchen.» Eine optische Falle für Antiatome? Der jüngste Erfolg der Alpha-Wissenschafter, betont Pohl, gehe aber über das eigentliche Messergebnis weit hinaus. Denn die neu vermessenen Übergänge im Antiwasserstoffspektrum eignen sich prinzipiell auch für die Kühlung der Antiatome mit Laserlicht. Damit rückt eine neue – und wesentlich komfortablere – Methode in Reichweite, mit der Antiwasserstoffatome in Zukunft manipuliert und untersucht werden könnten. Die dafür notwendigen Technologien sind inzwischen weit entwickelt und diversifiziert; sie ermöglichen unter anderem die Herstellung von Bose-Einstein-Kondensaten. 1 Nature 578, S. 375–380 (2020); 2 Weiterlesen: Neue Zürcher Zeitung

HelgaRietz Wissen Und was bringt diese Erkenntnis der Menschheit? 🤔🤔🤔 HelgaRietz Wissen Würde man intuitiv auch so erwarten....:-)

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