Antimaterie durch Laserbestrahlung

Auf mit Lasern bestrahlten Siliziumoberflächen lässt sich Positronium für breite Temperaturbereiche kontrollierbar erzeugen.

Forschern der Universität Kalifornien, Riverside ist es gelungen mit einer neuartigen Methode ein Positronium – ein exotisches Atom bestehend aus einem Elektron und einem Positron – zu erzeugen. Das in der Regel kurzlebige Teilchen konnte zum ersten Mal in einem größeren Temperaturbereich und in kontrollierbarer Weise hergestellt werden und könnte Erkenntnisse über die Entstehung des Universums und die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie liefern.

In ihren Experimenten bestrahlten die Physiker Siliziumproben zunächst mit Laserlicht und implantierten Positronen dann auf der Oberfläche. Das eingesetzte Laserlicht setzte Elektronen aus dem Silizium frei, die sich wiederum mit den Positronen zu einem Positronium zusammenfügten. Diese Methode hat den Vorteil, dass ein erheblicher Anteil an Positronium hergestellt werden kann, ohne die üblicherweise hohen Temperaturen, die dafür erforderlich sind. Hinzu kommt eine bessere Steuerung der Prozedur. Bisherige Versuche, Positronen auf Oberflächen einzusetzen, führten in der Regel dazu, dass die Teilchen zu sehr an der Oberfläche haften. Damit treffen sie schnell auf Elektronen werden in Sekundenschnelle ausgelöscht. Der Laser hingegen setzt die Elektronen gerade so schnell frei, dass sie ironischerweise sogar dazu beitragen, dass sie Positronen aus der Oberfläche lösen. Mit einer etwa 200-fach längeren Lebensdauer als die Oberflächenpositronen kann das entstandene Positronium leicht detektiert werden.

Das hierbei verwendete Silizium ist durch seine robusten und effizienten Eigenschaften ein geeignetes und kostengünstiges Material für viele elektronische Anwendungen. Für die Zukunft strebt das Forscherteam an, weitere Untersuchungen an dem länger stabilen Positronium durchzuführen und dadurch neue Erkenntnisse über Antimaterie zu bekommen. Eine Idee wäre hier das Positronium zu kühlen, um ein Bose-Einstein-Kondensat zu erzeugen, also eine Ansammlung von Positroniumatomen in einem gemeinsamen Quantenzustand.

UC Riverside / CT