Vor sechs Jahren flog Joseph Dwyer, ein Atmosphärenphysiker, ein Düsenflugzeug in das Herz einer Gewitterwolke. Die Flugbahn des Flugzeugs war kein Zufall - Dwyer ist ein Blitzexperte. Er ist dafür bekannt, kleine Raketen, die mit Kupferdraht am Boden befestigt sind, direkt in Stürme zu schicken, um Blitze anzuziehen. Aber trotz jahrelanger Arbeit gibt es viele Geheimnisse über den Blitz und die Stürme, die ihn erzeugen. "Die Innenseiten von Gewittern sind wie bizarre Landschaften, die wir kaum erforscht haben", sagte er gegenüber Davide Castelvecchi for Nature .
Und während dieses speziellen Fluges vor sechs Jahren entdeckte Dwyer etwas, das er immer noch nicht vollständig erklären kann. Nach einer "falschen Kurve" geriet das Flugzeug in eine seltsame Wolke aus Antimaterie.
Wissenschaftler wissen bereits, dass Gewitter Brutstätten für eine bestimmte Art von Antimaterie sind, die Positronen genannt werden. Diese Teilchen sind das Gegenteil von Elektronen. Sie tragen eine positive Ladung (daher der Name), während Elektronen eine negative Ladung tragen. Wenn sich die beiden treffen, vernichten sie sich gegenseitig, ein Ereignis, das Forscher sehen können, weil es einen Gammastrahlenblitz auslöst. Das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA konnte diese durch Gewitter funkelnden Gammastrahlenblitze schon kurz nach ihrem Start im Jahr 2008 erkennen. Jeder Blitz liefert eine bestimmte Energiemenge - die Signatur eines Elektronen- und Positronentreffens.
Dwyers Mission war es daher, nach diesen Gammablitzen Ausschau zu halten. Er war dann am Florida Institute of Technology und konnte ein Flugzeug bekommen - wie es normalerweise von Geschäftsleuten geflogen wird, berichtet Castelvecchi - und auf der Suche nach diesen Gammastrahlen vor der Küste von Georgia fliegen. Zu einem schicksalhaften Zeitpunkt dachten die Piloten, sie hätten sich wieder der Küste zugewandt. Castelvecchi schreibt:
"Stattdessen war es eine Reihe von Gewittern - und wir flogen direkt durch", sagt Dwyer. Das Flugzeug rollte heftig hin und her und stürzte plötzlich nach unten. "Ich dachte wirklich, ich würde sterben."
Während dieser Zeit jedoch kamen einige der von Dwyer aufgezeichneten Gammastrahlen-Signaturen nicht mit der richtigen Energie herein. Sie hatten etwas weniger Energie als er erwartet hatte. In den Jahren seit dem Flug haben sie versucht herauszufinden, warum. Dwyer und seine Kollegen vermuten, dass die Strahlen Energie verloren, als sie durch die Luft flogen und das Flugzeug erreichten. Sie schätzen, dass das Flugzeug durch eine kleine Antimateriewolke mit einem Durchmesser von ein bis zwei Kilometern geflogen ist.
Die Antimaterie ist wahrscheinlich immer noch Positronen, aber woher sie kommen, steht noch zur Debatte. Anstatt vom Gewitter verursacht zu werden, könnten sie in Form von kosmischen Strahlen aus dem Weltraum hereingeströmt sein. Oder, wie ein anderer Physiker, Aleksandr Gurevich, der nicht im Team war, vorschlägt, könnten die Tragflächen des Flugzeugs eine Ladung gesammelt und extrem intensive elektrische Felder erzeugt haben, die Positronen erzeugen.
Die einzige Möglichkeit, all diese Fragen über die Antimateriewolke zu beantworten, besteht darin, zum Tatort zurückzukehren - Dwyer will Wetterballons ins Zentrum heftiger Stürme schicken. Außerdem hofft die US National Science Foundation, einen Detektor fliegen zu können, der Gammastrahlen erneut in einem Sturm messen kann, diesmal auf einem gepanzerten Panzerabwehrflugzeug, das nicht so leicht herumgeschleudert werden kann, berichtet Castelvecchi. "Es ist sehr schwierig, Messungen im Gewitter durchzuführen", sagte Dwyer zu Ira Flatow am Wissenschaftsfreitag des NPR im Jahr 2010. "Das sind große gefährliche Orte." Aber nicht gefährlich genug, um die Neugier zu stillen.
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