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Heidelberger Max-Planck-Forscher vermessen Eigenschaften exotischer Ionen mit bislang unerreichter Präzision
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Der schematische Aufbau des Experiments. Die Positronen fallen von links ein, durchdringen eine Kohlenstofffolie und verwandeln sich dabei durch Aufnahme von zwei Elektronen in Positronium-Ionen. Diese werden beschleunigt und nachgewiesen.
Bild: Max-Planck-Institut für Kernphysik
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Das Positronium-Ion ist das einfachste geladene Atom, das man sich vorstellen kann - es besteht aus nur zwei Elektronen und einem Positron. Doch stabil ist diese exotische Konfiguration nicht: Bereits nach Bruchteilen von Milliardstel Sekunden zerfällt sie zu Licht. Nun haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg das kurzlebige Dreiteilchen-System genauer unter die Lupe genommen. Sie maßen die Lebenszeit von Positronium-Ionen in bislang nicht bekannter Genauigkeit - sechs Mal genauer als es bislang möglich war. Damit tragen die Forscher zu einem besseren Verständnis von Mehrkörpersystemen in der Quantenmechanik bei. Die Messung stellt den Anfang eines Projekts zur Untersuchung des Positronium-Ions dar.
Alle chemischen Elemente der Natur sind nach dem selben Prinzip aufgebaut: Im Atomkern befinden sich Protonen und Neutronen, drum herum Hüllen aus Elektronen. Anders exotische Atome wie das Positronium: Es besteht aus einem Elektron und dessen Antiteilchen, dem Positron, das - bis auf die entgegengesetzte elektrische Ladung - genau die gleichen Eigenschaften hat wie das Elektron. Kommen sich Positron und Elektron zu nahe, dann vernichten sie sich blitzartig. Die gesamte Ruhemasse des Positroniums wird dabei in Gammastrahlung umgewandelt. Weil Positronium-Atome deshalb nur wenige Bruchteile von Milliardstel Sekunden (Nanosekunde) existieren, kommen sie in der Natur praktisch nicht vor.
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