Entdeckung des schwersten exotischen Antimaterie-Kerns: Antihyperhydrogen-4 von STAR Collaboration entdeckt

BerlinWissenschaftler am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) haben einen neuen Typ von Antimaterie-Kern entdeckt, genannt Antihyperwasserstoff-4. Er besteht aus vier Antimaterie-Teilchen: einem Antiproton, zwei Antineutronen und einem Antihyperon. Diese Entdeckung gelang dem STAR-Kollaborationsteam nach der Analyse von Daten aus sechs Milliarden Kollisionen von Atomkernen. Dieser Antimaterie-Kern ist der bisher schwerste gefundene.

Um die Entdeckung besser zu verstehen, hier ein kurzer Überblick über die Bedeutung dieses Fundes:

• Zu den Bestandteilen des Antihyperwasserstoff-4 gehört ein ungewöhnliches Teilchen, das Antihyperon, genauer gesagt ein Antilambda.
• STAR-Physiker hatten zuvor leichtere Antimateriekerne wie Antihypertriton und Antihelium-4 nachgewiesen.
• Die aktuelle Entdeckung erforderte die Emission von vier Antimaterie-Teilchen, die in Raum und Zeit nahe genug beieinanderliegen mussten, um einen temporär gebundenen Zustand zu bilden.

Das STAR-Team entdeckte Antihyperwasserstoff-4 durch die Analyse seiner Zerfallsprodukte, hauptsächlich Antihelium-4 und ein Pion (pi+). Obwohl es schwierig war, identifizierten sie etwa 22 potenzielle Ereignisse, die auf dieses seltene Antihypernuklid hinweisen könnten, mit einer geschätzten tatsächlichen Anzahl von etwa 16 Nachweisen.

Wissenschaftler haben eine neue Methode gefunden, um die Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie zu untersuchen. Es wird angenommen, dass Materie und Antimaterie bis auf die entgegengesetzten Ladungen die gleichen physikalischen Eigenschaften haben, aber der Großteil des Universums besteht aus Materie. Die Experimente am RHIC, bei denen schwere Ionen kollidieren, um fast gleiche Mengen an Materie und Antimaterie zu erzeugen, könnten Forschern helfen zu verstehen, warum es mehr Materie als Antimaterie gibt.

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Durch den Vergleich der Lebensdauer von Antimaterie-Versionen von Hyperwasserstoff-4 und Hypertriton mit ihren Materie-Gegenstücken stellten die Forscher keine signifikanten Unterschiede fest. Dieses Ergebnis stützt die aktuellen physikalischen Modelle, die eine Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie annehmen.

Die Bestätigung der erwarteten Modelle lässt uns dennoch rätseln, warum das Universum mehr Materie als Antimaterie enthält. Dieses ungelöste Rätsel treibt die Forschung weiter an. Zukünftige Pläne beinhalten das Messen kleiner Massedifferenzen zwischen Teilchen und Antiteilchen, um neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Diese Experimente ermöglichen es uns, die Natur des heutigen Universums durch die Untersuchung der Eigenschaften von Antimaterie besser zu verstehen. Die Forschung wurde vom DOE Office of Science, der US National Science Foundation und verschiedenen internationalen Organisationen unterstützt. Bedeutende wissenschaftliche Rechenzentren stellten die nötigen Ressourcen für diese umfangreiche Forschung zur Verfügung, was einen bedeutenden Fortschritt im Studium der Antimaterie darstellt.