Die BASE-Kollaboration, zu der auch die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) gehört, hat einen bedeutenden Durchbruch in der Protonenforschung erzielt. Am 14. Mai 2025 wurde erfolgreich der Transport von Protonen außerhalb eines Labors demonstriert. Dies geschah im Rahmen eines innovativen Projekts, das den Transport von am CERN erzeugten Antiprotonen in Hochpräzisionslabore, wie an der HHU, ermöglichen soll. Protonen, als grundlegende Bausteine der Materie, stehen in einem direkten Verhältnis zu ihrem Antimateriependant, dem Antiproton.
Die BASE-Kollaboration erforscht Unterschiede zwischen Protonen und Antiprotonen, um grundlegende physikalische Fragen zu klären. Prof. Dr. Stefan Ulmer von der HHU erklärte, dass aufgrund des Hintergrundrauschens am CERN extrem hohe Messgenauigkeiten erforderlich sind, die in der Regel nur schwer zu erzielen sind. Diese Herausforderungen motivieren die Entwicklung von neuen Technologien, um die Präzisionsforschung im Bereich der Antimaterie voranzutreiben.
Innovative Transportlösungen
Zentrum dieser technologischen Entwicklung ist ein transportables, supraleitendes Penning-Fallensystem namens BASE-STEP. Im Herbst 2024 konnte bereits der verlustfreie Transport von Protonen über das Gelände des CERN erfolgreich demonstriert werden. Das System kann zudem mit mobilen Stromgeneratoren ausgestattet werden, was einen längeren Transport der Protonen möglich macht.
Der nächste Schritt in diesem Forschungsprojekt ist der Transport von Antiprotonen, die in der sogenannten Antimateriefabrik (AMF) des CERN produziert und gespeichert werden. Einer der Hauptvorteile dieser neuen Transportmethode ist die Aussicht auf eine erhöhte Präzision in der Antimaterieforschung. Solche erfolgreichen Transporte könnten weitreichende Möglichkeiten für wissenschaftliche Entdeckungen eröffnen.
Messgenauigkeit und Forschungsfinanzierung
Bisher hat die BASE-Kollaboration bemerkenswerte Fortschritte erzielt. Bei ihren Messungen erreichten sie eine Genauigkeit von 1,5 Teilen pro Milliarde im Vergleich von Protonen und Antiprotonen. Darüber hinaus führte die Kollaboration den präzisesten Test der CPT-Invarianz für Baryonen durch, was einen weiteren wichtigen Schritt in der grundlegenden Forschung darstellt.
Diese bedeutenden Fortschritte wurden durch einen ERC-Grant finanziert, der der BASE-Kollaboration ermöglicht, ihre Messmethoden und Transporttechnologien weiterzuentwickeln. Die Kollaboration selbst wurde 2013 gegründet und umfasst mehrere internationale Forschungsinstitute, die gemeinsam an der Erforschung der Geheimnisse der Antimaterie arbeiten.
Die Entwicklungen im Bereich der Protonen- und Antiprotonforschung könnten nicht nur die physikalischen Grundlagen weiter festigen, sondern auch neue Techniken und Methoden fördern, die für zukünftige wissenschaftliche Fragestellungen von Bedeutung sein werden. Die Forschungsanstrengungen der BASE-Kollaboration sind ein weiterer Beweis für das Potenzial, das die Antimaterieforschung in der Physik steckt.
