Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm

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GR: Gravitation und Relativitätstheorie

GR 1: Experimentelle Tests

GR 1.6: Fachvortrag

Montag, 24. März 2003, 15:40–16:00, A310

Vorschlag zur Messung der Fallbeschleunigung von Antimaterie mit ultrakalten Antiwasserstoff-Atomen — •Jochen Walz¹ und Theodor W. Hänsch^1,2 — ¹Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Straße 1, 85748 Garching — ²Ludwig-Maximilians-Universität München, Schellingstraße 4/III, 80799 München

Kürzlich ist am Antiproton Decelerator (AD) des CERN die Erzeugung von kalten Antiwasserstoff-Atomen gelungen. Für künftige Präzisions-Experimente zur Prüfung der CPT-Symmetrie sollen Antiwasserstoff-Atome in einer magnetischen Falle gespeichert und durch Laserlicht bei Lyman-α auf Temperaturen im mK-Bereich gekühlt werden. Gravitations-Experimente sind bei diesen Temperaturen, die Steighöhen von einigen Metern im Schwerefeld der Erde entsprechen, allerdings noch nicht praktikabel.

In dem vorgeschlagenen neuartigen Verfahren werden zunächst positive Antiwasserstoff-Ionen H⁺ ≡ [p e⁺ e⁺] erzeugt und in einer Penning-Falle zusammen mit lasergekühlten positiven Ionen aus gewöhnlicher Materie gespeichert. Durch Coulomb-Stöße werden die H⁺-Ionen auf dieselben niedrigen Temperaturen wie die gewöhnlichen Ionen (einige 10 µK) gekühlt und nach Photodetachment (H⁺ + h ν → H + e⁺) bleiben ultrakalte Antiwasserstoff-Atome. Wenn die Richtung und die Polarisation des Laserstrahls für das Photodetachment horizontal sind, dann verschwindet in erster Näherung die Komponente des Rückstoßes in Richtung der Gravitation. Nach dem Photodetachment mit einem Laserpuls kann die Fallbeschleunigung durch einen, nur wenige cm entfernten Annihilations-Detektor in einem Flugzeit-Verfahren bestimmt werden.