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Astrophysik: Woher stammt die Antimaterie?

Aus dem All erreichen uns unerwartet viele Positronen. Stammen sie von Pulsaren oder Dunkler Materie? Neue Messungen sprechen für Letzteres.
Geminga

Unablässig prasseln Partikel aus dem Weltall auf die Erde, zumeist Protonen. Ab und zu findet sich darunter neben anderen Teilchen aber auch ein Positron – das Antiteilchen des Elektrons. Es entsteht, wenn ein Proton mit einem Atomkern im interstellaren Raum zusammenprallt. Als Forscher allerdings das tatsächliche Vorkommen dieser Positronen näher untersuchten, fanden sie deutlich mehr davon, als sie erwartet hatten.

Der unerwartete Überschuss deutete sich bereits bei Experimenten mit Ballons Mitte der 1990er Jahre an. Diese waren mit Spektrometern bestückt und detektierten die Antiteilchen in den oberen Atmosphärenschichten. Offenkundig wurde die Sache, als italienische Forscher 2008 die Daten des Detektors PAMELA auswerteten, der auf einem russischen Satelliten in unserem Orbit reiste. Schließlich bestätigte das seit 2011 auf der Internationalen Raumsta­tion installierte Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS), der größte je im All stationierte Teilchendetektor, das überraschende Resultat endgültig: Es fand sogar mehr hochenergetische Positronen als solche mit niedriger Energie. Das wäre völlig unerklärlich, wenn diese nur durch Kollisionen von Protonen mit anderen Kernen entstehen würden ...

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Sterne und Weltraum – Ursprung des Lebens

Ist unsere Erde der einzige Planet, der Leben hervorbrachte? Ist das Entstehen von Leben tatsächlich so selten und ist es nicht eine zwingende Konsequenz, sobald die Voraussetzungen dafür gegeben sind? Wir beleuchten die Entstehung des Lebens auf der Erde und ob sich dieser Vorgang anderswo im Weltraum wiederholen kann. Darüber hinaus informieren wir Sie über das Debakel um Boeings Starliner, das in einem unbemannten Rückflug von der ISS gipfelte. Sie erfahren von einem an der Gaia-Mission beteiligten Insider Details über das bevorstehende Ende der Mission und wir zeigen die erste hochaufgelöste Galaxienkarte des ESA-Teleskops Euclid. Weiter präsentieren wir Ihnen jede Menge astronomische Himmelsereignisse des Jahres 2025 und Sie erhalten den »Astro-Planer 2025«, mit dem Sie keines dieser Beobachtungs-Highlights verpassen.

Sterne und Weltraum – Gravitationswellen – Wie ist der Status bei gemessenen Signalen?

Gravitationswellendetektoren messen seit April 2024 wieder Signale von Schwarzen Löchern – in unserer Titelgeschichte erfahren Sie mehr über die neuen Erkenntnisse zu diesen rätselhaften Objekten. Darüber hinaus zeigen wir Ihnen die Technik der JANUS-Kamera auf der europäischen Raumsonde JUICE, die im Juli 2031 Jupiter und seine Monde detailliert erkunden soll. Wir berichten über die erfolgreiche Probennahme von der Mondrückseite mit der chinesischen Sonde Chang’e 6 und zeigen neue Aufnahmen des Weltraumteleskopes Euclid.

Spektrum der Wissenschaft – Vom Quant zur Materie

In den letzten Jahrzehnten haben sich Quantenfeldtheorien durchgesetzt, um grundlegende physikalische Phänomene unseres Universums zu erklären. Aber nicht alle physikalischen Effekte lassen sich damit erklären. Manche Erscheinungen lassen sich nicht stimmig in das Standardmodell der Teilchenphysik integrieren. Das reicht von subtilen Effekten wie der Tatsache, dass Neutrinos sich ineinander umwandeln bis hin zur auf großen Skalen wirkenden Schwerkraft. »Vom Quant zur Materie« stellt die subatomaren Spielregeln der Teilchenphysik vor und erklärt deren Bausteine. Wir berichten beispielsweise, wie sich Atome mit Lichtpulsen manipulieren lassen, ob es eine vierte Variante von Neutrinos gibt, und stellen kompakte Plasmabeschleuniger vor.

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