Im Universum hat die Materie offensichtlich die Oberhand, nicht die Antimaterie. Zwar haben Forscher nicht nur in der Weite des Alls, sondern auch über Gewitterwolken Antiteilchen nachweisen können. Doch dieses Auftauchen von Positronen, Antielektronen, ist eine exotische Ausnahme. Positronen ist unter den herrschenden Bedingungen ohnehin nur eine begrenzte Lebensdauer beschert. Sobald sie mit Materie kollidieren, löschen sich beide spiegelbildlichen Teilchen gegenseitig aus, wobei große Mengen Strahlung entstehen.

Warum aber haben sich Materie und Antimaterie nicht direkt nach dem Urknall komplett ausgelöscht? Physiker vermuten, dass winzige Unterschiede zwischen Teilchen und Antiteilchen dafür verantwortlich sind und suchen deshalb nach genau diesen Variationen.

Eine Grundlage dafür ist, die Eigenschaften der Materie genau zu kennen. Physiker aus Deutschland und Japan haben deshalb das sogenannte magnetische Moment des Protons in vorher unerreichter Präzision ermittelt. Im Fachmagazin "Nature " berichtet das Team um Andreas Mooser von der Johannes Gutenberg Universität in Mainz von den Messungen. Protonen sind, zusammen mit Neutronen, die Bausteine von Atomkernen.

Wie eine winzige Kompassnadel

Um das magnetische Moment direkt zu messen, fingen die Physiker ein einzelnes Proton in einer sogenannten Penning-Falle  ein, in der sie es durch magnetische und elektrische Felder festhalten. In der Falle herrscht ein nahezu vollständiges Vakuum. Die Apparatur ermöglicht es den Forschern, ein Proton für mindestens ein Jahr in der Falle zu halten.

Sein magnetisches Moment verrät das Teilchen, vereinfacht ausgedrückt, durch Schwingungen und einen extrem schwachen Strom, den die Physiker messen können.

Die Arbeit war unter anderem herausfordernd, weil das magnetische Moment des Teilchens so klein ist. "Sieht man das Proton als kleinen Stabmagneten an, dann ist sein magnetisches Moment um 24 Größenordnungen, das ist ein Millionstel eines Milliardstels eines Milliardstels, schwächer als eine typische Kompassnadel", sagt Klaus Blaum vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, der an der Studie beteiligt war. Das magnetische Moment des Protons sei fast 700-mal kleiner als das des Elektrons. Weshalb Forscher diese Eigenschaft des Elektrons schon in den Achtzigern genau messen konnten - beim Proton jedoch erst jetzt nachgelegt haben.

Mit der nun möglichen Genauigkeit wollen die Physiker sich dem Antimaterie-Zwilling des Protons zuwenden und dessen magnetisches Moment ermitteln. Wird sich dort eine messbare Abweichung finden? Ein entsprechendes Experiment, "Base" genannt , bauen sie am Kernforschungszentrum Cern in Genf auf.