Von Peter Roese

Ein Fingerhut voll der Substanz wiegt überzwei Dutzend Tonnen. Ähnlich schwergewichtig ist ihre wissenschaftliche Bedeutung: Sie wird sich als dreifacher "Knüller" (so der amerikanische Physiker Dr. John Pastine) erweisen – für die Materialforschung, die Astrophysik und die Kosmologie. Gesehen oder gewogen hat den Stoff freilich noch niemand; bislang existiert er nur in mathematischen Gleichungen, die ein amerikanischer Teenager ersann.

Der 17jährige Oberschüler Paul McKenna aus Washington konnte jetzt nachweisen, daß eine der flüchtigsten Substanzen – Muonium – als stabiler, flüssiger oder fester Stoff existieren könnte. McKenna entwickelte diese Theorie (zusammen mit seinem Mentor Pastine) auf einem Ferienkurs der Naval Ordnance Laboratory (USA).

Das merkwürdige Muonium ist eine Variante der leichtesten Substanz – des Wasserstoffs. Seine Atome sind jedoch auf recht paradoxe Weise gebaut: Gewöhnliche Atome bestehen aus einem Kern (der sich aus positiv geladenen schweren Protonen und etwa gleich schweren Neutronen zusammensetzt) und negativ geladenen leichten Elektronen, die den Kern umkreisen. Ein einziges Proton als Kern mit einem umkreisenden Elektron etwa ergibt ein Wasserstoff-Atom. Die Wasserstoff-Abart Muonium hingegen besitzt statt des Elektrons ein rund 200mal schwereres Elementarteilchen – ein Muon oder My-Meson.

Eine solche Materieform wagten sich Physiker bislang nicht vorzustellen. Denn My-Mesonen entstehen nur bei sehr energiereichen atomaren Prozessen – auf der Erde nur in starken Teilchen-Beschleunigern, den Synchrotronen oder Zyklotronen – und existieren danach nicht lange: Sie zerfallen schon nach zwei Millionstel Sekunden.

Unter bestimmten Bedingungen freilich, so kalkulierten McKenna und Pastine, könnte sich das aus Protonen und Muonen zusammengesetzte Muonium lange Zeit stabil halten. Vor allem muß ein ständiger Nachschub von Muonen gesichert sein, und der Druck darf nicht geringer sein als zwei Millionen Atmosphären.

Das Innere der Fixsterne bietet diese (und andere) Lebensbedingungen für Muonium als festen oder flüssigen Stoff. Deshalb ist Dr. Pastine auch überzeugt, daß es dort Muonium gibt. Das feste Muonium müßte, wie McKennas Gleichungen zeigen, bei 65 000 Grad schmelzen; diese Flüssigkeit würde bei 250 000 Grad verdampfen. Ein Kubikzentimeter des Stoffes würde 28 Tonnen wiegen.