von DIRK EIDEMÜLLER
In der Science Fiction ist Antimaterie beliebt, zum Beispiel als immense Energiequelle für Raumschiffe. Die gigantische Energiedichte solch fantastischer Antimaterie-Speicher beschreibt Albert Einsteins berühmte Gleichung E = mc2 zur Äquivalenz von Masse und Energie. Wenn Antimaterie auf Materie trifft, zerstrahlen beide. Eine bessere Methode zum Speichern und Nutzen von Energie gibt es nicht.
In der Realität gestaltet sich dies allerdings ziemlich schwierig: Um Antimaterie aufzubewahren, benötigt man ein beinahe perfektes Vakuum. Jedes kleine Leck würde zu einem gewaltigen Energieumsatz führen, der das imaginäre Raumschiff explodieren ließe.
„In der Teilchenphysik bemühen wir uns dennoch seit Jahren intensiv darum, zumindest winzige Mengen Antimaterie ‚auf die Straße‘ zu bringen“, sagt Stefan Ulmer, Physikprofessor an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Ihm und seinem Team ist es geglückt, Antimaterie in einem Spezialcontainer auf einem Lastwagen zu transportieren.
Hier geht es allerdings nicht um Energiespeicherung, sondern um Präzisionsexperimente. Denn die Erforschung der Antimaterie steht heute vor einem Problem: Man kann zwar bereits kleine Mengen erschaffen und damit experimentieren. Aber solche Versuche müssen bislang dort stattfinden, wo die Antimaterie auch erzeugt wird, also an Teilchenbeschleunigern wie beim Europäischen Kernforschungszentrum CERN.
Störende Magnetfelder
In der unmittelbaren Nähe zu einem Teilchenbeschleuniger sind besonders exakte Messungen allerdings schwierig., weil die Magnetfelder der Beschleunigermagnete stören. Am liebsten würden die Teilchenphysiker deshalb Antimaterie in spezialisierten, hochgradig abgeschirmten Laboren untersuchen. „Die Präzisionsspektroskopie erlaubt heutzutage extrem genaue Messungen an normalem Wasserstoff“, sagt Ulmer. „Damit lässt sich die Quantentheorie auf bis zu 15 Nachkommastellen überprüfen.“ Beim Antiwasserstoff erreicht man gegenwärtig etwa 12 Nachkommastellen.
Wenn man lediglich Atomkerne untersucht – also keine elektronischen Übergänge wie beim Wasserstoff beziehungsweise positronischen Übergänge beim Antiwasserstoff –, dann verringert sich die Präzision ein wenig. So ist der gyromagnetische Faktor des Protons, der sein magnetisches Verhalten beschreibt, mit gut neun Nachkommastellen bekannt. Beim Antiproton, dem Antiteilchen des Protons, liegt die Messgenauigkeit um etwa den Faktor 1.000 niedriger. Das sind zwar hervorragende Werte. Aber um die Quantentheorie möglichst streng zu testen, benötigt man eine noch größere Genauigkeit, die nur in eigens dafür eingerichteten Laboren erreichbar ist.
