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Antimaterie

5. Klasse ‐ Abitur

Jedes Elementarteilchen besitzt ein Antiteilchen, das die gleiche Masse, den gleichen Spin und die gleiche Lebensdauer, aber entgegengesetzte elektrische Ladung und Farbladung trägt. Alle Antiteilchen zusammen nennt man auch Antimaterie, insbesondere, wenn sie zusammengesetzte Partikel bilden wie das Antiwasserstoffatom, das aus einem Antiproton und einem Positron besteht (s. u.).

Treffen ein Teilchen und sein Antiteilchen aufeinander, können sie in einer Paarvernichtungsreaktion zerstrahlen, umgekehrt kann man ein Teilchen-Antiteilchen-Paar erzeugen, wenn man genügend Energie bereitstellt (Paarbildung).

Nach dem Urknallmodell für die Weltentstehung gab es zunächst bei einer extrem hohen Energiedichte gleich viel Materie wie Antimaterie. Aus dem Urknall stammende Reste von Antimaterie sind jedoch bislang nicht beobachtet worden; das Überwiegen der Materie nach dem Urknall wird mit einer schwachen Verletzung bestimmter Erhaltungssätze begründet. Beim radioaktiven Betazerfall, in der Hochatmosphäre (kosmische Strahlung) sowie bei Teilchenreaktionen in großen Teilchenbeschleunigern werden aber Antiteilchen erzeugt. 2002 konnten erstmals Antiwasserstoffatome in größerer Zahl hergestellt werden.

Man bezeichnet ein Antiteilchen meistens mit demselben Symbol wie das zugehörige Teilchen, allerdings mit einem Querstrich über dem Symbol. Eine Ausnahme bilden u. a. Elektron und Positron. Manche Teilchen wie das Photon sind ihre eigenen Antiteilchen:

Proton, Neutron: p, n Antiproton, Antineutron\(\bar{\text p}\)\(\bar{\text n}\)
Elektron, Myon: e\(\mu^-\) Positron: e+\(\mu^+\)
Elektron-Neutrino: \(\nu_\text e\) Elektron-Antineutrino: \(\bar\nu_\text e\)
Up-Quark, Down-Quark: u, d Antiup-Quark, Antidown-Quark: \(\bar{\text u}\)\(\bar{\text d}\)
Photon: \(\gamma\) Photon: \(\gamma\)

Übrigens: Man kann sich ein Antiteilchen auch als ein Teilchen vorstellen, das in der Zeit rückwärts reist. Wenn z. B. am Sonntag in Berlin ein Teilchen und ein Antiteilchen entstehen und nach Hamburg bzw. München fliegen und das Antiteilchen am Montag mit einem anderen Teilchen zerstrahlt, kann man auch sagen, dass am Montag in München ein Teilchen in der Zeit rückwärts nach Berlin geschickt wird, wo es am Sonntag ankommt und dann als normales Teilchen nach Hamburg weiterreist. Alles klar?


Schlagworte

  • #Quantenphysik
  • #Elementarteilchenphysik