Die Anti-Materie
-
Das Anti-Präfix wird normalerweise verwendet, um die gegenseitige gegenteilige Bedeutung zu unterstreichen. Was die Antimaterie angeht, so lassen sich dazu Analoge von elementaren Teilchen zählen, die die entgegengesetzte Ladung, den entgegengesetzten Moment und einige andere entgegengesetzte Charakteristiken haben.
Natürlich können sich nicht alle Eigenschaften eines Teilchens in entgegengesetzte verwandeln. So bleiben die Masse und die Lebenszeit immer positiv, und wenn man sich daran orientiert, kann man Teilchen zu einer Kategorie zählen (beispielsweise zu Protonen oder Neutronen).
-
Bei Proton und Antiproton sind einige Eigenschaften gleich: Beide haben beispielsweise eine Masse von 938.2719(98) Megaelektronvolt und einen Spin (Eigendrehimpuls) von ½.
-
Aber die elektrische Ladung des Protons beträgt 1, und beim Antiproton liegt sie bei —1, und die Baryonenzahl (die die Zahl von stark zusammenwirkenden Teilchen, die aus drei Quarks bestehen, bestimmt) beträgt jeweils 1 und —1.
Einige Teilchen, beispielsweise das Higgs-Boson und das Photon, haben keine Anti-Analoge und gelten als wirklich neutrale Teilchen.
-
Die meisten Antiteilchen entstehen samt Teilchen während des Prozesses, der als „Entstehung von Paaren“ bekannt ist. Dafür ist eine große Energie, d.h. eine riesige Geschwindigkeit nötig.
-
In der Natur entstehen Antiteilchen bei Kollisionen von Weltraumstrahlen mit der irdischen Atmosphäre, innerhalb von massiven Sternen, in der Nähe von Pulsaren und aktiven Galaxienkernen. Forscher nutzen zu diesem Zweck Collider.
-
Die Erforschung der Antimaterie hat eine praktische Bedeutung. Denn die Annihilation der Materie und Antimaterie löst die Entstehung von hochenergetischen Photonen aus.
Wenn man beispielsweise eine Dose mit Protonen und Antiprotonen nimmt und sie allmählich, Stück für Stück, in einem Rohr einander entgegeneinander auslässt, wird bei der Annihilierung eines Kilogramms der Antimaterie genauso viel Energie ausgestoßen wie bei der Verbrennung von 30 Millionen Barrel Öl.
140 Nanogramm Antiprotone würden für einen Mars-Flug durchaus genügen. Das Problem ist aber, dass für die Produktion und Aufrechterhaltung der Antimaterie noch mehr Energie nötig ist.