Antimaterie auf neuem Niveau: Physikern ist es erstmals gelungen, den wichtigsten Elektronenübergang des Wasserstoffs auch beim Antiwasserstoff zu messen – den sogenannten Lyman-Alpha-Übergang. Dieser Sprung des Elektrons auf eine höhere Energieebene findet demnach beim Antimaterie-Atom bis auf wenige hundert Millionstel im gleichen Energiebereich statt, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten. Spannend auch: Kann man diesen Übergang beim Antiwasserstoff auslösen, lässt er sich auch laserkühlen.
Wenn Atome mit energiereichem Licht bestrahlt werden, bringt dies einige ihrer Elektronen dazu, auf ein höheres Energieniveau zu springen. Weil diese Elektronenübergänge fest definierte Energieniveaus besitzen, erzeugen sie im Lichtspektrum charakteristische Linien. Für Astronomie und Physik besonders wichtig ist dabei der Lyman-Alpha-Übergang des Wasserstoffs. In ihm springt das Elektron vom niedrigsten Energieniveau 1S auf das 2P-Niveau und gibt beim Zurückfallen ein Photon im UV-Bereich von 121,6 Nanometern Wellenlänge ab.
Gibt es einen Unterschied?
Doch offen war bisher, ob auch das Antimaterie-Äquivalent des Wasserstoffs, der Antiwasserstoff, diesen entscheidenden Übergang für sein Positron zeigt – und ob dieser bei der gleichen Energie stattfindet. Denn sollte dies nicht der Fall sein, dann könnte dies ein erster Hinweis darauf sein, warum Materie heute im Universum dominiert – obwohl beim Urknall eigentlich genau gleichviel Antimaterie und Materie entstanden sein müssen.
Doch den Lyman-Alpha-übergang beim Antiwasserstoff zu messen, ist nicht einfach. „Schon beim ’normalen‘ Wasserstoff ist dies notorisch schwierig“, erklärt Jeffrey Hangst, Sprecher der ALPHA-Kollaboration am Forschungszentrum CERN. Beim Antiwasserstoff kommt hinzu, dass dieser erst aufwändig erzeugt und dann in speziellen Magnetfallen in der Schwebe gehalten werden muss. Denn kommen die Antimaterie-Teilchen mit normaler Materie in Berührung, löschen sie sich gegenseitig aus.
