04.02.2019

Neue Materieform nachgewiesen



Unter Mitwirkung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften gelang es am japanischen Teilchenbeschleunigerzentrum J-PARC erstmals eine neue Form von Materie mit Anti-Kaonen nachzuweisen.

Weltweit erforschen Physiker mit Teilchenbeschleunigern, wie kurz nach dem Urknall vor geschätzten 13,8 Milliarden Jahren Materie entstanden ist. Einer internationalen Forschungsgruppe am J-PARC-Beschleuniger (Japan Proton Accelerator Research Complex) nahe Tokio ist es nun zum ersten Mal gelungen, eine neue Form von äußerst dichter Kernmaterie mit sogenannten Anti-Kaonen zu erzeugen. An dem erfolgreichen Experiment waren auch Wissenschaftler vom Stefan-Meyer-Institut für subatomare Physik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) maßgeblich beteiligt.

Anti-Kaon in Atomkern implementiert

Als Ausgangsmaterial des im internationalen Fachjournal "Physics Letters B" veröffentlichten Experiments diente ein Helium-3-Isotop, das aus zwei Protonen und einem Neutron besteht. Durch Beschuss des Isotops mit negativ geladenen Kaonen wurde das Neutron herausgeschleudert. Das überraschende Ergebnis: Das Anti-Kaon, ein sehr kurzlebiges Teilchen, konnte den Platz des Neutrons einnehmen. Der auf diese Weise neu entstandene Kerncluster verfügte aber nicht nur über eine enorme Bindungsenergie, er erwies sich auch als weitaus stabiler als von den Forschenden erwartet.

Materie unter Laborbedingungen studieren

"Das Besondere ist, dass wir nachweisen konnten, dass ein Anti-Kaon tatsächlich im Kern als eigenständiger Kernbaustein existieren kann. Auf diese Weise können wir Kernmaterie mit hoher Dichte erzeugen", sagt Johann Zmeskal, Vizedirektor des Stefan-Meyer-Instituts der ÖAW und Ko-Autor der Studie. "Wenn wir das Experiment erfolgreich mit höherer Präzision wiederholen können und dies auch mit schwereren Kernen als Helium schaffen, wäre das ein enormer Durchbruch - dann könnten wir extrem dichte Kernmaterie unter Laborbedingungen und bei normaler Temperatur herstellen."

Die Forscher hoffen, dass das Verständnis dieser Materie neue Antworten auf grundlegende Fragen der modernen Physik eröffnet, wie etwa dem Zustandekommen der Masse des sichtbaren Universums. Auch das Wissen über den Aufbau der extrem dichten Neutronensterne, von denen es allein in der Milchstraße über hundert Millionen gibt, könnte dadurch weiter verbessert werden.

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Quelle: Österreichischen Akademie der Wissenschaften