Vergleichende Präzisionsspektroskopie von Antiwasserstoff und Wasserstoff am ATRAP-Experiment

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Experimente zum Vergleich physikalischer Observablen von Antiwasserstoff und Wasserstoff durch Präzisionsspektroskopie bieten die Chance, den genauesten, modellunabhängigen Test der CPT - Invarianz durchzuführen (C = Ladungsumkehr, P = Paritätsspiegelung, T = Zeitumkehr). Die CPT - Invarianz, die grundlegende Eigenschaft der Quantenfeldtheorie, fordert die gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten in dem nicht transformierten und dem CPT - transformierten Bezugssystem. Eine experimentelle Überprüfung des CPT - Invarianz-Theorems ist von fundamentaler Bedeutung und erscheint insbesondere im Lichte moderner Stringtheorien hochaktuell.Die ATRAP-Kollaboration hat sich zum Ziel gesetzt, Antiwasserstoff in Ruhe zu produzieren und die Spektroskopie an diesem mit der von Wasserstoffatomen zu vergleichen. Langfristiger sind Untersuchungen zur Gravitationswechselwirkung zwischen Materie und Antimaterie geplant. Insbesondere wegen seiner Vielfalt ist dieses Projekt hervorragend für Zwecke der Ausbildung und Profilierung junger Wissenschaftler und Studenten geeignet.Jochen Walz hat im Februar 2005 am Institut für Physik der Johannes-Gutenberg Universität Mainz eine Professur angetreten. Haupt-Ziel ist die Spektroskopie von Antiwasserstoff mit der ATRAP-Kollaboration. Wichtig ist dabei insbesondere die Erfahrung von seiner früheren Tätigkeit am Max-Planck Institut für Quantenoptik (Garching) beim Aufbau einer kontinuierlichen Strahlungsquelle bei Lyman-¿ für das Laserkühlen von Antiwasserstoff.Der erste wichtige Schritt auf dem Wege zur Spektroskopie ist es, Antiwasserstoffatome in einer Magnetfalle zu speichern. Um sowohl Laser-Kühlung als auch Spektroskopie am Antiwasserstoffatom zu ermöglichen, muss eine sogenannte loffe-Falle gebaut werden, die es erlaubt, durch entsprechende Auswahl und Anordnung von Fenstern, Laserlicht wohl definierter Frequenzen auf die Antiwasserstoffatome treffen zu lassen.Dieses Projekt soll innerhalb der ATRAP Kollaboration von den beiden deutschen Institutionen aus Mainz und Jülich bearbeitet werden, wobei das Know-how der Spektroskopie im Institut von Herrn Walz in Mainz liegt und die Infrastruktur des Forschungszentrums Jülich die technischen Voraussetzungen für den Bau der loffe-Falle liefert.