Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

müssen. Während jedoch in der klassischen Physik die Bahn eines Teilchens durch Anfangsort und Anfangsgeschwindigkeit, die sog. Anfangsbedingungen, bestimmt sind, können in der Quantenphysik über die Teilchenbewegung nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht werden. Deshalb sind in einer Quantentheorie der Gravitation auch Wechselwirkungen zu erwarten, die das klassische Äquivalenzprinzip verletzten.
    In den Quantengravitationstheorien wird die anziehende Wirkung durch drei Teilchen übertragen, die als Graviton, Graviskalar und Graviphoton bezeichnet werden. Graviton und Graviskalar sind für die Anziehung zuständig, das Graviphoton erzeugt jedoch Abstoßung im Falle von Materie und Anziehung im Falle von Antimaterie. Daraus würde sich eine um 14% größere Beschleunigung für Antimaterie im Schwerefeld der Erde gegenüber der Beschleunigung für Materie ergeben. Insofern stellt die Untersuchung des freien Falls von Teilchen und Antiteilchen im Schwerefeld der Erde einen Test für die modernen Quantengravitationstheorien dar. Wegen der erheblichen experimentellen Schwierigkeiten, mit denen entsprechende Versuche verbunden sind, wurden bislang noch keine eindeutigen Resultate erzielt. Eine schon seit den achtziger Jahren tätige Forschergruppe des Los-Alamos-Nationallaboratoriums in den USA vergleicht den freien Fall von Antiprotonen, die bei extrem tiefen Temperaturen eine Driftröhre durchlaufen, mit dem freien Fall von Wasserstoffionen.
    Würde sich ein signifikanter Unterschied ergeben, so wären wir Zeitzeugen eines bedeutenden physikalischen Erkenntnisfortschritts. Doch alle bisher durchgeführten Messungen waren noch nicht aussagekräftig genug, um den Weg in die Schlagzeilen der internationalen Medien zu finden. Das Institut für Raumfahrtsysteme an der Universität Stuttgart bereitet derzeit gemeinsam mit einem Institut der Pennsylvania University ein Experiment vor, das an Bord der Internationalen Raumstation Alpha durchgeführt werden soll. Da in der Erdumlaufbahn praktisch Schwerelosigkeit herrscht, sollten kleinste Abweichungen im Verhalten von Materie und Antimaterie viel leichter erkannt werden können. Doch auf das Ergebnis werden wir noch warten müssen, bis die Raumstation tatsächlich existiert!
     
     
Gibt es mehr als ein Universum?
     
    Solange die endliche Lebensdauer des Protons nicht erwiesen ist, können sich Anhänger der Antimaterie natürlich noch in verschiedene andere Szenarien flüchten, mögen diese auch recht spekulativ anmuten.
    Lange bevor von den Großen Vereinheitlichten Theorien die Rede war, hat der schwedische Nobelpreisträger Hannes Alfven Überlegungen darüber angestellt, wie es im Verlaufe der Lebensgeschichte des Universums zu einem Zustand gekommen sein könnte, den wir gegenwärtig beobachten und in dem das ganze überblickbare Universum offensichtlich von Materie erfüllt ist, während Antimaterie fehlt.
    Dafür, so meinte er, könne es zwei mögliche Gründe geben: entweder bestünde das gesamte von uns beobachtete Universum aus Koinomaterie, während sich die Antimaterie in einem anderen, unserer Beobachtung nicht oder bisher nicht zugänglichen Teil der Welt angesammelt habe. Diese Annahme wirke aber recht gekünstelt und führe außerdem sofort zu der Frage, auf welche Weise Materie und Antimaterie dereinst voneinander getrennt worden seien. Naheliegender sei es, von einem Urzustand auszugehen, in dem Koino- und Antimaterie gleichmäßig gemischt gewesen seien. Um die Zerstrahlung auszuschließen, sollte dieses „Ambiplasma“ eine extrem geringe Dichte besessen haben. Dieses metagalaktische Ambiplasma ist nun der Ausgangspunkt einer Entwicklung, die schließlich zur räumlichen Trennung von Materie und Antimaterie führt, wobei auch ein bestimmter Anteil von einigen zig Prozent durch Annihilation verlorengeht. Diese Hypothese mag zur Zeit ihrer Entstehung in den sechziger Jahren noch einiges für sich gehabt haben. Heute würde Alfven sie gewiß nicht mehr vertreten.
    Häufiger wird jedoch in jüngerer Zeit die Frage diskutiert, ob es vielleicht mehr als ein Universum gibt. Der Begriff „Universum“ meint - wie man in jedem Lexikon nachlesen kann - die Gesamtheit des Kosmos. Folglich ist die Frage, die über diesem Kapitel steht, eigentlich widersinnig. Zumindest müssen wir näher erklären, was damit gemeint sein soll. Wir wollen fragen, ob das, was wir vom Universum in Erfahrung gebracht haben (keineswegs nur, was wir vom Weltall sehen oder durch