Materie aus Licht gewonnen

Ein Elektron (blau) tritt von links in den Laserstrahl ein und kollidiert mit einem Laser-Photon, worauf extrem energiereiche Gammastrahlen entstehen. Das Elektron wird nach unten abgelenkt. Die Gammastrahlen kollidieren dann mit vier weiteren Photonen. Das Produkt ist ein Elektron und ein Positron.

New York (dpa) - Erstmals haben 20 US-Physiker "buchstäblich aus dem Nichts Materie gewonnen". Ihnen gelang es in einem Experiment, aus reinem Licht die Materie-Teilchen zu erschaffen. Der Versuch lief am Stanford Teilchenbeschleuniger SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) in Kalifornien. Beteiligt waren Forscher der US-Universitäten Rochester (New York), Princeton, Stanford und Tennessee, berichtete ein SLAC-Sprecher. Eine Umwandlung von Energie in Materie - und umgekehrt - hatte schon Albert Einstein in seiner berühmten Formel "Energie ist die Masse mal dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit" festgehalten.

Die Entstehung von Energie aus Materie sei ein gängiges Ereignis in der Physik, und die Atomexplosion ihr spektakulärstes Beispiel. Sie erzeuge aus einem bißchen Substanz gewaltige Energien, erläuterte der Sprecher. Den Prozeß umzudrehen, blieb Physikern jedoch bislang versagt.

Der Teilchenbeschleuniger in Stanford

Der dazu erforderliche Bedarf an Energie war in einem Labor nicht zu verwirklichen. Nun schaffte es das US-Team unter Federführung von Adrian Melissinos (Rochester), Licht-Energie in Partikel umzusetzen, in Elektronen und das Äquivalent aus der Antimaterie, die Positronen. Entscheidend für ihren Erfolg war die starke Bündelung von extrem energiereichen kurzwelligen Gammastrahlen.

Grünes Licht eines Lasers

Gewöhnliches Licht war zu schwach. Die Physiker nutzten das grüne Licht eines Lasers mit einer unglaublichen Leistung von 1.000 Milliarden Watt. Dieses Licht "schossen" die Wissenschaftler auf eine Fläche, die kleiner ist als der Punkt am Ende dieses Satzes, weniger als der milliardste Teil eines Quadratzentimeters. Das Licht ließen sie mit Elektronen kollidieren, die im drei Kilometer langen Beschleuniger von SLAC fast Lichtgeschwindigkeit erreichten. Daraufhin entstand extrem energiereiche Gammastrahlung.

Frontalzusammenstoß

Diesen frontalen Zusammenstoß eines Lichtteilchens mit einem Elektron verglichen die US-Physiker mit "einem Pingpong-Ball, der auf einen rasenden Lastwagen aufprallt". Der Stoß schleudert das Photon mit unglaublicher Kraft zurück. Dabei kollidiert es mit nachfolgenden Photonen in dem dichten Lichtstrahl und verbindet sich mit ihnen: Das Produkt ist ein Elektron und ein Positron.

Tausende solcher Kollisionen erzeugten Melissinos und Kollegen in den vergangenen Monaten. Dennoch gelang es ihnen nur, etwas mehr als 100 Positronen nachzuweisen, wie sie in der September-Ausgabe der Fachzeitung "Physical Review Letters" berichteten. Das Ergebnis könnte außerdem die Entwicklung neuer Teilchenbeschleuniger fördern.

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Letzte Änderung: 28.09.1997 00:02 von aj