Die STAR-Kollaboration am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) hat die schwerste Form von Antimaterie hergestellt die auch anti-strange-quarks enthält. Das Periodensystem wird dadurch um eine Dimension erweitert.
Im Titelbild ist ein Ausschnitt des Periodensystems für Nuklide dargestellt. Die x-Achse ("N") gibt die Anzahl der Neutronen an. Diese Anzahl ist groesser als (oder gleich) Null für Materie und negativ für Antimaterie. Die y-Achse ("Z") gibt die Ordnungszahl an (also Anzahl der Protonen), die wiederum positiv für Materie und negativ für Antimaterie ist. Die positiven Bereiche der x- und y-Achse zusammen ergeben das gewöhnliche Periodensystem für alle Nuklide.
Neutronen und Protonen bestehen aus quarks, und zwar aus nur zwei Sorten von quarks: "up" und "down". Es gibt aber in der Natur noch (zumindest) vier weitere quarks, "strange", "charm", "top" und "bottom". Das strange quark ist das leichteste von diesen vier quarks und tritt in exotischen Nukliden auf - also in Verallgemeinerungen des Protons, des Neutrons oder groesseren Atomkernen.
Um exotische Nuklide in einer Art von Periodensystem darstellen zu können braucht man eine weitere Dimension im Periodensystem. Das ist die z-Achse in der Titelgraphik, die die "strangeness" angibt. Für gewöhnliche Nuklide ist die strangeness Null, aber für exotische ist sie positiv und für "anti-exotische" ist sie negativ. "Exotisch" heisst hier, dass es zumindest ein strange-quark im Atomkern gibt, und "anti-exotisch", dass es zumindest ein anti-strange quark gibt.
Die START-Kollaboration hat nun Antimaterie hergestellt - eine Art von Wasserstofatomkern - die auch ein anti-quark enthält. Siehe den lila-farbenen Eintrag im 3-dimensionalen Periodensystem, links unten. Dieser Atomkern enthält ein Antiproton, ein Antineutron und ein Antilambdateilchen. Letzteres enthält wiederum ein anti-strange-quark (sowie ein anti-up und ein anti-down quark). Dieser neu hergestellte anti-exotische Antikern ist der erste bisher im Labor produzierte.
Anti-exotische Antimaterie ist nicht nur ein Produkt von komplexen Teilchenbeschleunigern, sondern wurde kurz nach dem Urknall massenweise produziert. Weiters gibt es Modelle von kompakten Sternen ("Neutronensterne"), die auch exotische Materie enthält. Durch die Messungen am RHIC kommt man den Rätseln des frühen Universums und der kompaktesten Objekte in ihm wieder einen kleinen Schritt näher.
Link: Press release der STAR-Kollaboration
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