Genève, 4 januari 1996. In september 1995 zijn prof. Walter Oelert en een internationaal team van Jülich IKP-KFA, de Universiteit Erlangen-Nuernberg, GSI Darmstadt en de Universiteit van Genua er voor het eerst in geslaagd atomen van antimaterie te synthetiseren uit hun samenstellende antideeltjes. Negen van deze atomen werden geproduceerd in botsingen tussen antiprotonen en xenonatomen gedurende een periode van drie weken. Elk van deze atomen bleef ongeveer veertig miljardste van een seconde in leven, reisde met bijna de lichtsnelheid over een traject van tien meter en vernietigde vervolgens met gewone materie. De annihilatie produceerde het signaal dat aantoonde dat de anti-atomen waren gecreëerd.
Ordinaire atomen bestaan uit een aantal elektronen in een baan om een atoomkern. Het waterstofatoom is het eenvoudigste atoom van alle; zijn kern bestaat uit een proton, waaromheen een enkel elektron cirkelt. Het recept voor anti-waterstof is zeer eenvoudig – neem een antiproton, breng een anti-elektron voort, en breng dit laatste in een baan rond het eerste – maar het is zeer moeilijk uit te voeren omdat antideeltjes van nature niet bestaan op aarde. Zij kunnen alleen in het laboratorium worden gecreëerd. De experimentatoren wervelden eerder gecreëerde antiprotonen rond de CERN1 Low Energy Antiproton Ring (LEAR), waarbij ze telkens door een xenongasstraal werden geleid – ongeveer 3 miljoen keer per seconde. (zie schema van het experiment) Heel af en toe zette een antiproton een klein deel van zijn eigen energie om in een elektron en een anti-elektron, meestal een positron genoemd, terwijl hij door een xenon-atoom ging. In nog zeldzamere gevallen lag de snelheid van het positron voldoende dicht bij de snelheid van het antiproton om de twee deeltjes te laten samensmelten – waardoor een anti-waterstofatoom ontstond (zie diagram van het principe).
Driekwart van ons heelal bestaat uit waterstof en veel van wat we daarover hebben geleerd, is gevonden door gewone waterstof te bestuderen. Als het gedrag van anti-waterstof ook maar in het kleinste detail zou verschillen van dat van gewone waterstof, zouden natuurkundigen veel van de gevestigde ideeën over de symmetrie tussen materie en antimaterie moeten heroverwegen of laten varen. Newton’s historische werk over de zwaartekracht werd vermoedelijk ingegeven door het kijken naar een appel die op aarde viel, maar zou een “anti-appel” op dezelfde manier vallen? Men gelooft dat antimaterie onder invloed van de zwaartekracht op dezelfde manier “werkt” als materie, maar als de natuur anders heeft gekozen, moeten we uitzoeken hoe en waarom.
De volgende stap is na te gaan of antihydrogeen inderdaad net zo goed “werkt” als gewone waterstof. Vergelijkingen kunnen met enorme nauwkeurigheid worden gemaakt, zo hoog als één deel op een miljoen triljoen, en zelfs een asymmetrie op deze minuscule schaal zou enorme gevolgen hebben voor ons begrip van het heelal. Om een dergelijke asymmetrie op te sporen moeten de antimaterie-atomen gedurende seconden, minuten, dagen of weken worden stilgehouden. De technieken die nodig zijn om antimaterie op te slaan worden bij CERN intensief ontwikkeld. Momenteel worden nieuwe experimenten gepland om antimaterie op te vangen in elektrische en magnetische flessen of vallen die zeer nauwkeurige analyse mogelijk maken.
De allereerste creatie van antimaterie-atomen bij CERN heeft de deur geopend naar de systematische verkenning van de antiwereld.
1. CERN, het Europees laboratorium voor deeltjesfysica, heeft zijn hoofdkwartier in Genève. Momenteel zijn de lidstaten Oostenrijk, België, de Tsjechische Republiek, Denemarken, Finland, Frankrijk, Duitsland, Griekenland, Hongarije, Italië, Nederland, Noorwegen, Polen, Portugal, de Slowaakse Republiek, Spanje, Zweden, Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk. Israël, Japan, de Russische Federatie, Turkije, de Europese Commissie en de Unesco hebben de status van waarnemer.