Der Spiegel - ALE (2022-01-08)

Nr. 2 / 8.1.2022DER SPIEGEL 117

»Sonst würden wir nicht

existieren«

PHYSIK Der Teilchenforscher Stefan Ulmer, 44, über die Frage, warum sich Materie und Antimaterie beim Urknall nicht ausgelöscht haben

SPIEGEL: Herr Ulmer, eigentlich dürfte es unser Universum gar nicht geben. Warum können wir dieses Interview trotzdem führen? Ulmer: Das ist eines der großen Rätsel der fundamentalen Phy sik. Wenn man die Urknalltheo rie und das Standardmodell der Teilchenphysik zusammenfasst, dann sollten am Beginn des Universums Materie und Anti materie in gleicher Menge ent standen sein. Und wenn sich ein Teilchen und sein Antiteilchen treffen, vernichten sie sich gegenseitig. Aber irgendwie ist vor 13,8 Milliarden Jahren trotzdem Materie übrig geblie ben, sonst würden wir nicht existieren. Dieser Asymmetrie sind wir auf der Spur. SPIEGEL: Um das Rätsel zu lö sen, haben Sie sich Antiproto nen genauer angesehen. Warum sind die wichtig? Ulmer: Es gab die Vermutung, dass es minimale Unterschiede zwischen Materie und Anti materie geben könnte. Hätten zum Beispiel Protonen etwas mehr Masse als Antiprotonen, dann hätten einige die Aus löschung von Materie und Anti

materie nach dem Urknall überstehen können. Außerdem haben Antiprotonen für uns Physiker noch eine praktische Eigenschaft. Sie zerfallen nicht von sich aus. Das gibt uns Zeit, sie extrem präzise zu untersuchen. SPIEGEL: Wo bekommen Sie Ihre Antiprotonen her? Ulmer: In einer Anlage hier am Cern bei Genf, dem »Antipro ton Decelerator«, wird zunächst ein Strahl aus beschleunigten Protonen auf ein Ziel aus dem Edelmetall Iridium geschossen.

Beim Zusammenstoß entstehen Teilchenpaare, zu denen auch Protonen und Antiprotonen ge hören. Diese müssen dann mit hilfe starker Felder verlangsamt werden, damit wir an ihnen unsere Messungen durchführen können. SPIEGEL: Wie schaffen Sie es, dass sich Ihre Antiprotonen nicht mit normaler Materie tref fen und auslöschen? Ulmer: Dafür haben wir eine sogenannte Penningfalle konstruiert. Sie sorgt mit star ken elektrischen und mag netischen Feldern dafür, dass es nicht zu Kollisionen zwischen der Antimaterie und unserer normalen Materie kommt. Eine wichtige Zutat ist ein extrem geringer Druck im Inneren der Falle. Er liegt bei Werten, wie man sie auch im freien Welt raum findet. Das heißt, in der etwa einen Liter großen Falle

befinden sich dann nur noch ein paar Tausend Atome Mate rie. Da ist es extrem unwahr scheinlich, dass es zu Kollisio nen mit der gespeicherten Anti materie kommt. Um solch ein perfektes Vakuum herzustellen, müssen wir unser Experiment stark kühlen, auf etwa minus 269 Grad Celsius. SPIEGEL: Sie haben die Masse der Antiprotonen jetzt so genau vermessen wie noch niemand zuvor, auf elf Stellen nach dem Komma, aber keine Unterschie de zu Protonen gefunden. Ha ben Sie vielleicht noch immer nicht genau genug gemessen? Ulmer: Wir haben uns große Mühe gegeben. Aber natürlich ist es nicht auszuschließen, dass es auf einem noch nicht mess baren Level doch Unterschiede gibt. Diese hoffen wir in Zu kunft zu finden. Ein anderer Ansatz erscheint mir aber aktu ell spannender. SPIEGEL: Wie lautet der? Ulmer: Wir wollen uns noch ein mal genauer ansehen, ob sich statt der Massen vielleicht die magnetischen Momente unter scheiden. Dafür messen wir das Kreiseln der Teilchen um ihre eigene Achse. Bei dieser Art der Messungen sind wir bisher im Vergleich zur Masse noch um den Faktor 100 ungenauer. Im Laufe der kommenden zwei Jahre wollen wir den Abstand deutlich verkleinern. Aber auch hier sehen wir bisher keine Unterschiede zwischen Proto nen und Antiprotonen. CHS

Wie kam Corona in die Antarktis? PANDEMIE Trotz strenger Hygienemaß nahmen haben sich auf der belgischen Prin zessinElisabethPolarstation seit Dezem ber einige Frauen und Männer mit dem Co ronaerreger angesteckt. Von elf Fällen unter den 25 Teammitgliedern berichtet Nicolas Van Hoecke von der International Polar Foundation, die den Komplex in der Ant arktis betreibt. Die Infizierten sollen alle samt mindestens zweimal geimpft gewesen sein. Außerdem soll sich das Team vor Ab reise einer zehntägigen Quarantäne unter zogen haben, ergänzt um insgesamt vier PCRTests. Wie konnte das Coronavirus trotzdem zuschlagen? Diese Frage beschäf tigt die Wissenschaftler nun intensiv. Um die Pandemie so gut wie möglich von den antarktischen Forschungsstationen fern zuhalten, gibt es internationale Empfehlun

gen. Dazu zählen unter anderem eine 14 tägige Quarantäne vor der Abreise und mindestens drei PCRTestungen. Häufig erfolgt die Anreise über die südafrikanische Metropole Kapstadt; von dort ist auch jenes Team aufgebrochen, das den Erreger ver mutlich einschleppte. Womöglich haben sich die Forscher bei ihrer Hotelquarantäne angesteckt. Zu dieser Zeit grassierte Omi kron besonders stark in Südafrika. Auch einige Wissenschaftler des deutschen AlfredWegenerInstituts (AWI) steckten sich jüngst in Kapstadt an – beim Hotel personal. »Daraufhin haben wir die Isola tion noch einmal so lange verlängert, dass die betroffenen Personen genesen konn ten«, berichtet Eberhard Kohlberg vom AWI. Offenbar mit Erfolg: Auf der deut schen Station, sagt Kohlberg, habe man bis her keinen Coronafall gehabt. In Zeiten der hochansteckenden OmikronVariante sind also auch für Antarktisfahrer beson

ders strenge Regeln nötig. Die Impfungen indes scheinen wie überall gut zu wirken: Auf der belgischen Station habe es bislang nur milde Verläufe gegeben, berichtet Van Hoecke. Von den Erkrankten weise inzwi schen keiner mehr Symptome auf. Drei Per sonen seien bereits wieder – negativ getes tet – turnusmäßig nach Hause geflogen. CHS

Prinzessin-Elisabeth-Polarstation

Ulmer am Cern

René Robert / International Polar Foundation

Maximilien Brice / BASE / CERN

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