Die Alchimisten versuchten es im Mittelalter mit magischen Sprüchen und geheimnisvollen Mittelchen. Doch simples Eisen wollte sich dadurch nicht in Gold verwandeln lassen.

Nun versuchen es die Physiker mit komplizierten Berechnungen und gewaltigen Maschinen. Doch ihr „Eisen“ – leichte Elementarteilchen – will sich nicht in der erhofften Weise in „Gold“ – schwere Elementarteilchen – verwandeln lassen. Allen Erfahrungen und Berechnungen der Hochenergiephysiker zum Trotz entstehen die gewünschten subatomaren Partikel, Hadronen genannt, nicht wie geplant, wenn sich Teilchen und Antiteilchen gegenseitig im energiereichsten Vernichtungsprozeß der Natur zerstören.

Diese neue Erkenntnis, unlängst bei Versuchen an der kalifornischen Stanford University gewonnen, scheint an esoterische Haarspalterei weltfremder Gelehrter zu gemahnen. Doch die jüngst bekanntgewordenen Ergebnisse rütteln an den Grundfesten der gängigen Theorien sowohl des Mikro- als auch des Makrokosmos: Sowohl am Verständnis vom Zusammenhalt der Atomkerne (der sogenannten „starken Wechselwirkungen“) als auch am gängigen Modell von der Entstehung des Universums in einem „Urknall“.

Denn die Resultate scheinen, wie Professor Burton Richter, Leiter der Stanforder Forschergruppe, jetzt bei einem Treffen der amerikanischen physikalischen Gesellschaft in Chicago berichtete, „jedem Modell zu widersprechen, das bisher zur Erklärung eines Teils der inneren Zusammenhänge von Materie erdacht wurde“. Theoretische Physiker hatten bislang angenommen, daß sie in der Lage sein würden, bestimmte Eigenschaften von schweren Elementarteilchen vorauszusagen, die beim Frontalzusammenstoß von Materie und Antimaterie (Materie mit umgekehrter elektrischer Ladung und anderen umgekehrten Eigenschaften) bei annähernder Lichtgeschwindigkeit entstehen können.

Wenn negativ geladene Elektronen – Bausteine der Atomhüllen und Partikel „unserer“ Materie – mit positiv geladenen Positronen zusammenstoßen (den „Elektronen“ der Antimaterie), dann vernichten sie sich gegenseitig in einem Blitz aus reiner Energie, heißer noch als der Kern der Sonne. Solche Temperaturen können, nach den Denkmodellen von Kosmologen, beim Urknall erzeugt worden sein, als das Universum in einer Explosion, deren Gewalt noch heute die Galaxien vom einstigen Detonationsherd wegfliegen läßt, geboren wurde.

Bei der Elektron-Positron-Vernichtung können neue Partikel entstehen, die von den Physikern Hadronen genannt werden – getreu der Erkenntnis von Albert Einstein, daß Energie und Materie auswechselbar sind. Hadronen sind eine Familie vergleichsweise schwerer Elementarteilchen, die starken Wechselwirkungen unterliegen. Zu der Gruppe zählen die Atomkernbausteine Proton und Neutron. Das genaue Verständnis dieser stärksten von den vier Urkräften unserer Welt aber würde den Physikern ein besseres Bild vom Aufbau der Materie geben.

Bislang konnte die Hadronengeburt im Blitz der Materievernichtung freilich nur theoretisch nachvollzogen werden. Seit kurzem aber verfügen die Forscher über Maschinen, in denen der elementare Tod-und-Leben-Prozeß experimentell verifiziert werden kann. In der Universität von Stanford bei San Francisco schossen Burton Richter und seine Gruppe mit dem mehr als drei Kilometer langen Linearbeschleuniger Elektronen und Positronen in einen neuerbauten Speicherring (für ähnliche Experimente eignet sich auch der soeben fertiggestellte Speicherring der Hamburger Forschungsstätte DESY). Dort kreisten die feindlichen Teilchen in zwei verschiedenen, gegenläufigen Bahnen, ohne daß sie ihre im Riesenbeschleuniger gewonnene Energie von 2,5 Milliarden Elektronenvolt (kurz 2,5 GeV) einbüßten. Im geeigneten Augenblick ließen dann die Stanforder Forscher die annähernd lichtschnellen Elektronen und Positronen aufeinanderprallen.