Wussten Sie, dass die teuerste Substanz der Welt Antimaterie ist? Nach offiziellen Angaben der NASA ist ein Milligramm Positronen dieser seltenen Substanz ungefähr 25 Millionen US-Dollar wert! Gleichzeitig ist es unter Laborbedingungen kaum möglich, Antimaterie zu erhalten, da alle bisherigen Versuche, eine einzigartige Energiequelle zu schaffen, gescheitert sind. Warum? Es scheint, dass die Antwort auf diese Frage in sehr häufigen und gleichzeitig mysteriösen Teilchen - Neutrinos - verborgen sein kann.
Was ist Antimaterie?
In der Physik ist Antimaterie einfach das „Gegenteil“von Materie. Der Punkt ist, dass Antimaterieteilchen immer die gleiche Masse wie ihre Gegenstücke haben, während sie etwas andere "invertierte" Eigenschaften besitzen. Protonen in der Materie haben also eine positive Ladung und Antiprotonen eine negative Ladung. Antimaterie kann theoretisch im Labor durch Kollision von energiereichen Partikeln erzeugt werden. Diese Ereignisse erzeugen jedoch fast immer gleiche Teile von Antimaterie und Materie, und wenn zwei gegenüberliegende Partikel miteinander in Kontakt kommen, werden beide in einer starken Welle reiner Energie zerstört.
Was die Physiker verwundert, ist, dass fast alles im Universum, einschließlich des Menschen, aus Materie besteht und nicht zu gleichen Teilen aus Materie und Antimaterie. Auf der Suche nach Ideen, die erklären könnten, was unser Universum davon abhält, separate Galaxien aus Antimaterie zu erzeugen, haben Forscher Hinweise darauf gefunden, dass sich die Antwort in sehr häufigen, aber schlecht verstandenen Teilchen versteckt, die der Menschheit als Neutrinos bekannt sind.
Können Neutrinos in Antimaterie interagieren?
Um Fragen zur Natur der Antimaterie beantworten zu können, veröffentlichte ein Forscherteam unter der Leitung von Christopher Moher kürzlich die Ergebnisse der ersten Reihe von Experimenten zur Untersuchung der Eigenschaften von Neutrinos. Nach den Plänen von Wissenschaftlern kann also in naher Zukunft ein spezielles Tiefsee-Neutrino-Experiment (DUNE) von einer Person durchgeführt werden, bei dem eine experimentelle Installation zur Erforschung der Neutrino-Wissenschaft und der Teilchenphysik geschaffen wird.
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Um die Art der Wechselwirkung von Neutrinos und Antimaterie zu verstehen, planen Wissenschaftler die Schaffung eines einzigartigen unterirdischen Instruments namens DUNE.
Um Fragen zur Natur der Antimaterie beantworten zu können, veröffentlichte ein Forscherteam unter der Leitung von Christopher Moher kürzlich die Ergebnisse der ersten Reihe von Experimenten zur Untersuchung der Eigenschaften von Neutrinos. Nach den Plänen von Wissenschaftlern kann also in naher Zukunft ein spezielles Tiefsee-Neutrino-Experiment (DUNE) von einer Person durchgeführt werden, bei dem eine experimentelle Installation zur Erforschung der Neutrino-Wissenschaft und der Teilchenphysik geschaffen wird.
Derzeit führen bekannte Teilchenkollider wie der Large Hadron Collider am CERN Experimente mit Quarks durch - Teilchen, die die Protonen und Neutronen des Atomkerns „konstruieren“. Durch diese Experimente wurde ein Beweis dafür gefunden, dass Materie und Antimaterie tatsächlich symmetrisch sind. Gleichzeitig deuten Experimente an Leptonen - Licht, das schwach mit Materieteilchen interagiert - darauf hin, dass diese Teilchen die universelle Asymmetrie von Standardmaterie und Antimaterie besser erklären könnten.
Das Problem bei der Untersuchung von Neutrinos ist, dass diese winzigen Partikel selten mit anderen Partikeln interagieren. Das Auffinden dieser seltenen Wechselwirkungen bedeutet, dass Forscher eine große Anzahl von Neutrinos über lange Zeiträume untersuchen müssen. Darüber hinaus kann der konstante Fluss von Myonen aus Wechselwirkungen mit kosmischen Strahlen in der oberen Atmosphäre es schwierig machen, bereits seltene Wechselwirkungen zu erkennen.
Die Forscher glauben, dass wir, um ein solches Problem zu lösen, das die Untersuchung von Neutrino-Partikeln bedroht, etwa anderthalb Kilometer in die Erde hinabsteigen müssen, mehrere 10-Tonnen-Detektoren bauen und sie von innen mit flüssigem Argon füllen müssen. Unmittelbar danach wird den Wissenschaftlern vorgeschlagen, einen Neutrinostrahl in Richtung der Installation zu starten, der zuvor in einem nahe gelegenen Teilchenbeschleuniger hergestellt werden muss. Laut den Autoren des DUNE-Programms wird diese Installation bis 2022 im unterirdischen Forschungszentrum von Sanford in der Nähe von Chicago untergebracht sein und möglicherweise bei der Untersuchung der Eigenschaften der Wechselwirkung von Neutrinos und Antimaterie helfen können.
Trotz der Tatsache, dass die Untersuchung von Neutrinoteilchen mehr als ein Dutzend Jahre dauern kann, glauben die Autoren, dass das DUNE-Projekt nicht nur viele scheinbar unlösbare Fragen aus den Bereichen Astrophysik, Mathematik und Teilchenphysik beantwortet, sondern sogar einen Schlüssel zum Verständnis enthält wie und warum Sie und ich in unserem Universum erscheinen konnten. Das ist aber schon spannend.
Daria Eletskaya
