Der weltgrößte Teilchenbeschleuniger steht in Genf.

CERN-Physikern in Genf ist auf der Suche nach dem Ursprung unserer Existenz eine Rekordmessung gelungen. Dadurch hat sich jedoch die Hoffnung auf eine Erklärung dafür, warum Materie und Antimaterie sich beim Urknall nicht gegenseitig ausgelöscht haben, vorerst zerschlagen, sagte Stefan Ulmer. Der Physiker ist Gründer des Baryon-Antibaryon-Symmetrie-Experiments (BASE) am CERN, das sich mit den Eigenschaften von Antimaterie beschäftigt.

“Wir haben keinen Unterschied zwischen Protonen und Antiprotonen gefunden, der die Existenz von Materie im Universum erklären könnte”, so Ulmer. Bei der Messung verglichen die Physiker die Massen von Protonen und Antiprotonen auf 11 Stellen nach dem Komma. Veröffentlicht wurden ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift “Nature”.

"Im Kern geht es um den Ursprung unserer Existenz"

Antimaterie bezeichnet die Antiteilchen, die zu jedem Baustein der Welt, den Elementarteilchen, bestehen. Sie haben die entgegengesetzte elektrische Ladung. Beim Aufeinandertreffen von Teilchen und Antiteilchen vernichtet sich das Paar gegenseitig.

“Im Kern geht es um die Frage nach dem Ursprung unserer Existenz”, sagte Ulmer. “Wenn wir die Urknalltheorie und das Standardmodell der Teilchenphysik vereinigen, gibt es eigentlich keinen Grund, warum das Universum entstehen sollte.” Denn Materie und Antimaterie müssten sich gegenseitig auslöschen. Verbildlicht: Wenn ein Proton und ein Antiproton in einer Box geschüttelt würden, bliebe nichts übrig. “Das müsste auch beim Urknall passiert sein – ist es aber nicht, denn wir existieren ja”, sagt Ulmer. “Die Frage “warum existieren wir?” kann die moderne Physik noch nicht beantworten.”

Unterschied zwischen Materie und Masse beruht nicht auf der Masse

Eine der von den Forschern aufgestellte Theorien ist, dass eine Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie besteht. Wenn Protonen schwerer wären als Antiprotonen, würden bei einem Zusammenstoß einige Protonen übrig bleiben. Das Experiment am CERN hat mit bisher unerreichter Präzision aber keinen Unterschied zutage gefördert. “Wir haben mit hoher Messpräzision ausgeschlossen, dass der Unterschied zwischen Materie und Antimaterie auf einer Differenz der Masse beruht”, meinte Ulmer.

Gemessen wurden einzelne Teilchen in einer rund 25 Zentimeter langen Penning-Falle, einem elektromagnetischen Container. Dort konnten die Physiker die Schwingungen von Proton und Antiproton aufzeichnen und vergleichen.

Antimaterie und Materie reagieren gleich

Die Physiker haben nach Angaben von Ulmer auch erstmals ein Experiment geschaffen, das mit höchster Präzision untersuchen kann, ob Antimaterie durch Gravitation gleich schnell nach unten fällt wie Materie. Das vorläufige Ergebnis: Antimaterie reagiert gleich wie Materie. Auch hier können eines Tages noch präzisere Messungen zu anderen Ergebnissen führen, sagte Ulmer.