Molekül AcF liefert Hinweise auf Ursprung des Universums
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Erstmals in der Gasphase beobachtet: Molekül AcF liefert Hinweise auf Ursprung des Universums
Warum gibt es im Universum mehr Materie als Antimaterie? Eine aktuelle Studie mit Beteiligung des Kasseler Physikers Dr. Alexander Breier liefert dazu neue Erkenntnisse. Im Mittelpunkt der Arbeit steht das Molekül Actinium-Fluorid (AcF), das Forschende erstmals in der Gasphase beobachten konnten.
AcF reagiert besonders empfindlich auf sogenannte CP-Verletzungen, winzige Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie, die möglicherweise erklären, warum nach dem Urknall noch Materie übrig blieb. Die Studienergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, diese Effekte experimentell zu erforschen und die Wissenschaft einen Schritt näher an die Antwort darauf zu bringen, warum das Universum existiert.
Breier, bis vor Kurzem am Institut für Physik der Universität Kassel, war aktiv am experimentellen Teil der Studie beteiligt. Die Messungen wurden in der Großforschungseinrichtung CERN (Europäische Organisation für Kernforschung) in der Nähe von Genf durchgeführt. Dort bestrahlte das Forschungsteam ein Gasgemisch mit Laserlicht und analysierte dessen Reaktionen, um Rückschlüsse auf den inneren Aufbau der Moleküle zu ziehen. Gemeinsam mit dem Hauptautor der Studie, Michail Athanasakis-Kaklamanakis, identifizierte Breier erstmals molekulare Signale, die bestätigten, dass es sich tatsächlich um AcF in der Gasphase handelte. „Das Signal ist komplex und bis heute nicht vollständig verstanden, aber unsere Modellierung des AcF-Anregungsprozesses ergibt ein konsistentes Bild“, erklärt Breier. „Sie liefert letztlich die Bestätigung: Wir haben AcF zum ersten Mal in der Gasphase beobachtet.“
Im Theoretischen Teil der Studie haben die Forschenden untersucht, wie gut die molekulare Form von AcF CP-verletzende Effekte sichtbar macht und verstärken kann. Die Ergebnisse zeigen, dass das Actinium durch seinen nicht kugelförmigen, sondern leicht verformten Kern als Verstärker für extrem kleine CP-verletzende Effekte wirken kann. Dadurch könnten zukünftige Experimente Effekte zugänglich machen, die bislang außerhalb der Messbarkeit lagen.
Hintergrund zum Materie-Antimaterie-Problem
Nach dem Urknall hätten sich Materie und Antimaterie eigentlich vollständig gegenseitig vernichten müssen. Warum dennoch ein Überschuss an Materie übrig blieb, gilt als eines der größten Rätsel der modernen Physik. Forschende vermuten, dass winzige CP-Verletzungen dafür verantwortlich sind – Effekte, die extrem schwer nachzuweisen sind, aber als zentral für das Verständnis der Entstehung des Universums gelten.
Zusammenfassend zeigt die Studie, dass Actinium-Fluorid ein vielversprechendes Molekül ist, um in Zukunft CP-Effekte genauer zu untersuchen. „Damit eröffnet AcF eine neue Möglichkeit, zu verstehen, warum das Universum so aussieht, wie es aussieht“, betont Breier.
Das Paper ist bei Springer Nature erschienen: https://www.nature.com/articles/s41586-025-09814-1
Was heißt das zusammengefasst?
- Dr. Alexander Breier von der Universität Kassel beteiligte sich an einem internationalen Forschungsprojekt, in dem das Molekül AcF erstmals in der Gasphase beobachtet wurde.
- Das Molekül AcF reagiert besonders empfindlich auf sogenannte CP-Verletzungen, die möglicherweise erklären könnten, warum nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie übrig blieb.
- Die Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, diese Effekte experimentell zu untersuchen und damit die Entstehung des Universums besser zu verstehen.
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