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Teilchenphysik: Antiprotonenring umhüllt die Erde

Simulierte Van-Allen-Gürtel
Ständig prasseln geladene Teilchen aus der kosmischen Strahlung auf die Erde – und erzeugen dabei neue Teilchen, wenn sie mit Partikeln der Atmosphäre kollidieren. Zur Überraschung von Piergiorgio Picozza von der Università di Roma und seiner Kollegen befinden sich darunter sogar Antiprotonen: Die Antimaterie sammelt sich nach ihren Erkenntnissen im inneren Bereich des so genannten Van-Allen-Gürtels – einem Kringel aus energiereichen geladenen Teilchen, die vom Magnetfeld der Erde eingefangen wurden.

Simulierte Van-Allen-Gürtel
Simulierte Van-Allen-Gürtel | 1966 simulierte die NASA Van-Allen-Gürtel mit Hilfe von Plasma im Labor. Ein Wissenschaftler überwacht das Experiment durch ein Fenster im Tank.
Der Nachweis glückte den Forschern mit Hilfe des Teilchendetektors PAMELA (Payload for Antimatter-Matter Exploration and Light-Nuclei Astrophysics), der an Bord des russischen Satelliten Resurs-DK1 die Erde umkreist. Eigentlich wollten sie damit die kosmische Strahlung untersuchen, doch entdeckte Picozzas Team mit seinen Messungen zwischen Juli 2006 und Dezember 2008 auch insgesamt 28 negativ geladene Antiprotonen, die in spiralförmigen Umlaufbahnen um die vom Südpol ausgehenden Magnetfeldlinien der Erde kreisen: Im Bereich der so genannten Südatlantischen Anomalie reicht der Van-Allen-Gürtel am nächsten an die Erde heran. Da PAMELA immer nur sehr kurzzeitig diesen Anschnitt untersucht, gehen die Astrophysiker davon aus, dass im gesamten inneren Strahlungsgürtel des Planeten Milliarden Antiprotonen gefangen sein könnten und dort für Minuten oder Stunden überdauern, bevor sie zerstrahlen.

Bislang war man davon ausgegangen, dass die relativ schweren Antiprotonen recht schnell in die oberen Atmosphärenschichten der Erde absinken und dort auf "normale" Materie treffen, wodurch sie ausgelöscht werden. Die Stärke der Magnetfeldlinien im inneren Strahlungsgürtel der Erde reichen aber offensichtlich aus, dass sich die Antimaterie relativ eng darum bewegt, was ihren Absturz verzögert. Vor der Entdeckung von Picozza und Co kannten Physiker aus dem Van-Allen-Gürtel nur Positronen, die positiv geladenen Gegenstücke zu Elektronen. (dl)
32. KW 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 32. KW 2011

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  • Quellen
Astrophys. J. Lett. 10.1088/2041–8205/737/2/L29, 2011

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