BASE-Experiment am CERN gelingt Transport von Antimaterie
Erfolgreicher Transport von Antiprotonen in einer Penningfalle über das CERN-Gelände – ein großer Schritt, um künftig Antimaterie an andere europäische Labore zu liefern
24.03.2026 |
Diese Meldung basiert auf einer Pressemitteilung des CERN.
Am 24. März 2026 hat ein Wissenschaftsteam des BASE-Experiments am CERN, dem auch Forschende von GSI angehören, in einer Weltpremiere Antiprotonen in einer Penningfalle erfolgreich in einem LKW über das Hauptgelände des Labors transportiert. Dem Team gelang es, eine Wolke von Antiprotonen in einer innovativen tragbaren kryogenen Penningfalle zu akkumulieren, diese von der Versuchsanlage zu trennen, auf einen Lkw zu verladen und den Experimentbetrieb nach dem Transport fortzusetzen. Dies ist eine bemerkenswerte Leistung, da Antimaterie sehr schwer zu erhalten ist, da sie bei Kontakt mit Materie sofort vernichtet wird. Die GSI-Forschungsabteilung Atom-, Quanten- und Fundamentalphysik ist ein langjähriges Mitglied der BASE-Kollaboration. Darüber hinaus hat GSI das Projekt durch die Lieferung von hochpräzisen Komponenten unterstützt, die in der eigenen mechanischen Werkstatt gefertigt wurden.
Antimaterie ist eine natürlich vorkommende Klasse von Teilchen, die fast identisch mit gewöhnlicher Materie ist, mit dem Unterschied, dass die Ladungen und magnetischen Eigenschaften umgekehrt sind. Den Gesetzen der Physik zufolge hätte der Urknall gleiche Mengen an Materie und Antimaterie erzeugen müssen. Diese gleichen, aber entgegengesetzten Teilchen hätten sich schnell gegenseitig vernichtet und ein leeres Universum hinterlassen. Unser Universum besteht jedoch überwiegend aus Materie, und dieses Ungleichgewicht gibt der Wissenschaft seit Jahrzehnten Rätsel auf. Physiker*innen vermuten, dass es verborgene Unterschiede gibt, die erklären können, warum Materie übrig blieb und Antimaterie fast vollständig verschwand.
Um unser Verständnis von Antimaterie zu vertiefen, zielt die BASE-Kollaboration darauf ab, die Eigenschaften von Antiprotonen präzise zu messen, wie etwa ihr intrinsisches magnetisches Moment, und diese Messungen anschließend mit denen von Protonen zu vergleichen. Doch nun stehen sie vor einem Problem: „Die Maschinen und Geräte in der ‚Antimaterie-Fabrik‘ des CERN, in der sich BASE befindet, erzeugen Magnetfeldschwankungen, die unsere Präzisionsmessungen einschränken“, erklärt Stefan Ulmer, Sprecher von BASE. „Wenn wir ein tieferes Verständnis der grundlegenden Eigenschaften von Antiprotonen erlangen wollen, müssen wir umziehen.“
Die „Antimaterie-Fabrik“ des CERN ist der einzige Ort weltweit, an dem Antiprotonen erzeugt, gespeichert und untersucht werden können. Zwei Entschleuniger, der Antiproton Decelerator (AD) und der Extra Low ENergy Antiproton ring (ELENA), versorgen mehrere Experimente mit niederenergetischen Antiprotonen – je niedriger ihre Energie, desto leichter lassen sie sich für Untersuchungen speichern. Unter diesen Experimenten hält BASE langjährige Rekorde bei der Speicherung von Antiprotonen über Zeiträume von mehr als einem Jahr. Um nun den nächsten Schritt zu gehen, hat das Team einen wegweisenden Ansatz entwickelt: den Wechsel in externe Bereiche für noch präzisere Messungen und die Möglichkeit, die Antiprotonen auch mit anderen Forschungseinrichtungen zu teilen. Aus diesem Grund wurde die BASE-STEP-Falle entwickelt – eine Apparatur, die speziell für die Speicherung und den Transport von Antiprotonen konstruiert wurde.
„Unser Ziel mit BASE-STEP ist es, Antiprotonen einzufangen und sie an unsere Präzisionslabore in einem speziellen Bereich am CERN, der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, der Leibniz Universität Hannover und vielleicht an andere Labore zu liefern, die in der Lage sind, hochpräzise Antiprotonenmessungen durchzuführen, was in der Antimaterie-Fabrik leider nicht möglich ist“, erklärt Christian Smorra, Leiter von BASE-STEP. „Wir haben die Machbarkeit des Projekts bereits letztes Jahr mit Protonen bestätigt, aber was wir heute mit Antiprotonen erreicht haben, ist ein riesiger Schritt vorwärts in Richtung unseres Ziels.“
BASE-STEP ist klein genug, um auf einen Lkw verladen zu werden und durch gewöhnliche Labortüren zu passen, und es ist widerstandsfähig gegen Stöße und Vibrationen während des Transports. Die aktuelle Apparatur – die einen supraleitenden Magneten, eine kryogene Flüssigheliumkühlung, Energiereserven und eine Vakuumkammer umfasst, in der die Antiteilchen mithilfe magnetischer und elektrischer Felder gefangen werden – wiegt 1000 Kilogramm. Damit ist sie wesentlich kompakter als BASE oder jedes andere bestehende System zur Erforschung von Antimaterie.
„Um unser erstes Ziel – unser spezielles Präzisionslabor an der HHU in Deutschland – zu erreichen, brauchen wir mindestens acht Stunden“, sagt Christian Smorra. „Das bedeutet, wir müssen den supraleitenden Magneten der Falle so lange auf einer Temperatur unter 8,2 K halten. Anstelle von flüssigem Helium, das zur Neige gehen kann, bräuchten wir also einen Generator, um einen Kryokühler auf dem Lkw zu betreiben. Wir prüfen diese Möglichkeit derzeit.“ Dennoch bleibt die größte Herausforderung am Zielort bestehen: die Antiprotonen in das Experiment zu überführen, ohne dass sie verloren gehen.
„Der Transport von Antimaterie ist ein zukunftsweisendes und ehrgeiziges Projekt, und ich gratuliere der BASE-Kollaboration zu diesem beeindruckenden Meilenstein. Wir stehen am Anfang einer spannenden wissenschaftlichen Reise, die es uns ermöglichen wird, unser Verständnis von Antimaterie weiter zu vertiefen“, sagt CERN-Direktor für Forschung und Informatik, Gautier Hamel de Monchenault.
„Ich beglückwünsche die BASE-Kollaboration zu diesem phantastischen Erfolg," sagt Thomas Nilsson, Wissenschaftlicher Geschäftsführer von GSI und FAIR, und fährt fort: „Dieser bedeutende technologische Durchbruch ermöglicht es auch, hochgeladene Schwerionen, die weltweit nur an der HITRAP-Anlage bei GSI für Ionenfallenexperimente verfügbar sind, für grundlegende Tests der Quantenphysik an andere Forschungsinstitute zu bringen.“ (CERN/LW)
