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Antimaterie: Überraschung beim Temperaturnullpunkt

Aus Materie und Antimaterie lassen sich exotische Atome zusammensetzen. In einer extrem kalten Umgebung aus flüssigem Helium offenbaren sich ihre Spektrallinien in völlig unerwarteter Präzision.
Ein orangefarben leuchtender Kern mit geisterhaften Spuren außenrum.

Heutzutage lassen sich allerlei skurrile Experimente durchführen. Beispielsweise ein exotisches Atom konstruieren, das sowohl aus Materie als auch aus Antimaterie besteht. Wenn es sich in flüssigem Helium befindet, verhält es sich seltsam: Bei normalen Teilchen bringen Stöße mit der Umgebung bestimmte charakteristische Eigenschaften – die Spektrallinien – durcheinander; das hybride Atom lässt sich davon jedoch unter einer gewissen Temperatur überraschend wenig beeinflussen. Das Team um Gruppenleiter Masaki Hori vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in München hat Jahre damit verbracht, dieses von der Doktorandin Anna Sótér konzipierte Experiment zu wiederholen, die Daten zu überprüfen und darüber zu rätseln, was hier vor sich gehen könnte. Sótér, inzwischen Assistenzprofessorin an der ETH Zü­rich, veröffentlichte schließlich die Entdeckung gemeinsam mit ihren Kollegen im März 2022.

Der Atomphysiker Mikhail Lemeshko am Institute of Science and Technology Austria in Klosterneuburg bei Wien, selbst nicht an den Experimenten beteiligt, hält die Resultate für »sehr aufregend«. Er geht davon aus, dass sich damit neue Wege auf­tun, schwer fassbare Formen von Materie einzufangen und zu untersuchen …

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  • Quellen

Hori, M. et al.: Laser spectroscopy of pionic helium atoms. Nature 581, 2020

Sótér, A. et al.: High-resolution laser resonances of antiprotonic helium in superfluid 4He. Nature 603, 2022