ELENA – dieser hübsche Name steht für Extra Low ENergy Antiproton Deceleration Ring, einen 30 m breiten Abbremsring am CERN, der die 5,3-MeV-Antiprotonen aus dem bestehenden CERN-Antiprotonenverzögerer auf sagenhafte 0,1 MeV herunterbremst und anschließend über sogenannte Penning-Magnetfallen einfängt und mit Positronen zu Antiwasserstoff vereinigt.

Die Ganzmetall-Vakuumventiltechnologie von VAT spielt dabei eine wichtige Rolle, da sie unter den Betriebsbedingungen von hoher Temperatur und Strahlung ihre volle Funktionalität beibehält. Die dynamische Hart-auf-Hart-Dichtungstechnologie kombiniert wiederholbare hermetische Abdichtung unter XHV-Bedingungen mit einer Ganzmetallkonstruktion.

Untersuchung einzelner Antiwasserstoffatome

Das zentrale Ziel von ELENA besteht darin, Antimaterie so lange wie möglich am Leben zu erhalten. Mit großem Erfolg: Derzeit werden bei ELENA Antimaterie-Lebenszeiten zwischen 15 Minuten und einem Jahr erreicht! Doch auch Versuche, Antimaterie in sogenannten Kryotraps – transportablen Fallen mit Kryostaten, in denen Drücke bis zu 10-18 mbar erreicht werden – einzufangen, stehen weit oben auf der ELENA-Agenda (unter PUMA-Experiment finden sich weitere Details hierzu).

Angesichts der extremen Kurzlebigkeit von Antimaterie müssen bei der ELANA-Anlage verschiedenste Ventil- und vakuumtechnische Besonderheiten berücksichtigt werden. Beispielsweise müssen alle Ein- und Ausgänge im Abbremsring komplett metallisch abgedichtet sein, um die geforderten Drücke und Ausgasungswerte einhalten zu können. Hier bringt VAT sein langjähriges XHV-Knowhow wertvoll ein, u.a. in Form der bewährten Ganzmetallschieber der VAT-Baureihe 48.

Eine weitere Aufgabe, die die ELENA-Forscher auf ihrem Zettel haben: Antiwasserstoffatome spektroskopisch zu untersuchen, um dann im Rahmen des GBAR-Experiments (kurz für Gravitational Behaviour of Antimatter at Rest) die Wirkung der Gravitationskraft auf Materie und Antimaterie miteinander zu vergleichen. Zu diesem Zweck werden die elektrisch neutralen Antiwasserstoffatome aus einer Höhe von 20 Zentimetern fallengelassen und anschließend der Fallverlauf bis zu deren Ableben aufgezeichnet. Dank ELENAs ausgezeichneter Fähigkeit, die zu untersuchenden Antiatome möglichst „ruhig“ zu halten, lassen sich so selbst kleinste Unterschiede im Verhalten von Materie und Antimaterie in Bezug auf die vergleichsweise schwache Gravitationskraft nachweisen.

Im Oktober 2018 erhielt GBAR seinen ersten Antiprotonenstrahl von ELENA. Seither arbeiten die Wissenschaftler fieberhaft an Forschungsergebnissen, um der Lösung des großen Rätsels rund um die asymmetrische Verteilung von Materie und Antimaterie im Universum ein Stück näher zu kommen. Dabei setzen sie auch auf VAT-Ganz-Metall-Vakuumventiltechnologie.