Antimaterie ist eigentlich kaum festzuhalten: Sobald sie auf gewöhnliche Materie trifft, löschen sich beide in einem Energieblitz aus. Einem Team der Northwestern University bei Chicago ist es nun trotzdem gelungen, ein einzelnes Positron, das Gegenstück des Elektrons, über Monate in einer Falle zu halten und bis in seinen quantenmechanischen Grundzustand abzukühlen. Die Arbeit erschien am 21. Oktober in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.
Der Weg dorthin war mühsam. Die Positronen stammen aus dem Zerfall des radioaktiven Isotops Natrium-22 und sind zunächst extrem schnell. Die Forschenden bremsten sie in einem Wolframkristall ab, wobei viele verloren gingen, und lenkten die langsamsten in ein Vakuum. Dort halten elektrische Felder und ein Magnetfeld von 5,6 Tesla das Teilchen frei schwebend, ohne dass es eine Wand berührt. Die Umgebung ist auf rund 0,3 Grad über dem absoluten Nullpunkt gekühlt.
Mit fein abgestimmten Mikrowellen kann das Team dem Positron nun winzige Energiemengen zuführen und jeden einzelnen Quantensprung beobachten. Projektleiter Gerald Gabrielse spricht von einem „Ein-Positron-Quantenzyklotron“, das sich wie ein künstliches Atom verhält. Gefährlich sei das nicht: Für eine Explosion gebe es schlicht zu wenig Antimaterie.
Das eigentliche Ziel ist ein Vergleich. Das magnetische Moment des Elektrons hat Gabrielses Gruppe bereits mit einer Genauigkeit von etwa einem Teil in zehn Billionen bestimmt. Nun soll dieselbe Messung am Positron folgen. Nach dem Standardmodell der Teilchenphysik müssten beide Werte übereinstimmen. Weichen sie ab, könnte das erklären helfen, warum das Universum fast nur aus Materie besteht, obwohl beim Urknall gleich viel Antimaterie entstanden sein sollte.
Auch in Europa wird das Experiment aufmerksam verfolgt. Stefan Ulmer von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf sagte dem Fachblatt Nature, er könne die ersten Präzisionsmessungen kaum erwarten.
