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14.08.2015 | Präzise Vergleichsmessungen von Protonen und Antiprotonen

Copyright: CERN

Penning-Falle

 

Mit bislang unerreichter Genauigkeit hat eine internationale Kollaboration von Wissenschaftlern das Verhältnis von Ladung zu Masse des Protons mit dem des Antiprotons verglichen. In einem in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Beitrag bestätigen die Wissenschaftler, dass die beiden Werte für Protonen und Antiprotonen im Rahmen der Messgenauigkeit identisch sind. Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung ist am Bau der speziellen Messapparaturen beteiligt, die am CERN in Genf für die Messungen zum Einsatz kamen.

"Die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, warum es im Universum so viel mehr Materie als Antimaterie gibt. Die bei GSI gebauten Apparaturen kamen in dem Experiment zur Erforschung der Antimaterie zum Einsatz, bei dem Werte in einer nie erreichten Präzision gemessen wurden," freut sich Wolfgang Quint von GSI.

Die Ergebnisse untermauern die Gültigkeit einer der fundamentalen Symmetrien (CPT-Symmetrie) in der Natur. Diese Symmetrie besagt, dass eine „Antiwelt“, in der alle Materie im Universum durch Antimaterie ersetzt, rechts und links vertauscht und überdies der Fluss der Zeit umgekehrt wird, von unserer realen Welt nicht zu unterscheiden ist. Nach dieser These muss das Verhältnis von Masse zu Ladung bei beiden Teilchen exakt gleich sein. Nur geringste Abweichungen würden einen Bruch der CPT-Symmetrie bedeuten. Die aktuellen Messung zeigen eine Übereinstimmung auf 69 Billionstel genau.

Zur Durchführung des Experimentes wurden die Teilchen in dem Magnetfeld einer sogenannten Penning-Falle eingefangen. Über einen längeren Zeitraum wurde die Frequenz, mit der die geladenen Teilchen oszillieren, bestimmt. Darüber konnten die Wissenschaftler direkt auf das gesuchte Verhältnis schließen.

Das Experiment wurde am Europäischen Forschungszentrum für Teilchenphysik CERN in Genf ausgeführt unter Beteiligung von Wissenschaftlern aus RIKEN, CERN, dem Max-Planck-Institut für Kernphysik, der Universität in Tokio, der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz, dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und dem Helmholtz-Institut Mainz.

Pressemitteilung des CERN (englisch)

 

 


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Penning-Falle
Schematischer Aufbau der Penning-Falle, in der die geladenen Teilchen gespeichert wurden.
Copyright: CERN