Antimaterie

[F. Goller]

Was genau ist Antimaterie?
Ich kann mir darunter überhaupt nichts konkretes vorstellen.

[KTu]

Bitte sehr!

Antimaterie
1 EINLEITUNG

Antimaterie, Materie, deren Bausteine aus den Antiteilchen Positronen, Antiprotonen und Antineutronen aufgebaut sind (siehe Elementarteilchen). So ist beispielsweise das Positron das Antiteilchen des Elektrons. Das Antiteilchen des ungeladenen Neutrons unterscheidet sich von diesem im Vorzeichen des magnetischen Moments (auch dieses ist eine elektromagnetische Eigenschaft). In den meisten anderen Kennzeichen, die z. B. die dynamischen Eigenschaften der Elementarteilchen beschreiben (z. B. Masse oder Zerfallszeit), sind die Antiteilchen mit den ihnen jeweils entsprechenden Teilchen identisch (siehe unten).

Die Existenz von Antiteilchen wurde zum ersten Mal von dem englischen Physiker Paul A. M. Dirac angenommen. Bei seinen Überlegungen wandte er die Methoden der relativistischen Mechanik auf die Quantentheorie an. 1928 postulierte Dirac ein positiv geladenes Elektron, dessen Existenz dann 1932 experimentell bewiesen wurde. Antiproton und Antineutron konnten erst 1955 mit Hilfe von Teilchenbeschleunigern beobachtet und nachgewiesen werden. Bis heute hat man alle theoretisch vorhergesagten Antiteilchen direkt oder indirekt nachweisen können. Ende 1995 gelang es am Kernforschungszentrum CERN in Genf erstmals, Antiwasserstoff, bestehend aus einem Antiproton und einem Antielektron, künstlich herzustellen. Die erzeugten „Antiatome” waren jedoch extrem kurz existent, weil sie u. a. mit der Apparaturwand kollidierten und sich auflösten. Anfang 2002 wurde das Experiment in abgewandelter Form verbessert. Die CERN-Forscher ließen auf -269 °C abgekühlte Antiprotonen und ebenfalls gekühlte Positronen in einer Art magnetischer Falle miteinander vermischen. Es wird davon ausgegangen, dass sich hierbei auch Antiwasserstoffatome gebildet haben.

Ein grundsätzliches Problem für die Teilchenphysik und für die Kosmologie allgemein ist der offensichtliche Mangel an Antiteilchen im Universum. Ihre auf der Erde nur vorübergehende Existenz ist erklärbar, weil es beim Zusammentreffen von Teilchen und Antiteilchen in Bruchteilen von Sekunden zur Paarvernichtung kommt, wobei eine große Energiemenge freigesetzt wird. Weit entfernte Galaxien könnten aus Antimaterie bestehen, wobei es jedoch keine Methode gibt, mit der sich diese Annahme überprüfen ließe. Die meisten Erkenntnisse über den entfernteren Weltraum gewinnt man aus den von dort eintreffenden Photonen. Photonen sind jedoch mit ihren Antiteilchen identisch. Es herrscht derzeit die Meinung vor, dass das Universum zum allergrößten Teil aus gewöhnlicher Materie besteht. Erklärungen dafür bieten neuere kosmologische Theorien (siehe Kosmologie).

Jüngere Computermodelle gaben Hinweise darauf, dass die Paarvernichtung bei Materie-Antimaterie-Systemen möglicherweise langsamer verläuft als bei reinen Antimaterie-Antimaterie-Systemen. Im Blickpunkt des Interesses stand hierbei das System Wasserstoff-Antiwasserstoff. Nach neuesten Computersimulationen könnte beim Zusammentreffen eines Wasserstoffatoms mit einem Antiwasserstoffatom für Bruchteile von Sekunden ein Wasserstoff-Antiwasserstoffmolekül entstehen, das erst anschließend zerfällt.

2 VERLETZUNG DER CP-SYMMETRIE

Lange Zeit gingen Experten davon aus, dass Materie und Antimaterie den gleichen physikalischen Gesetzen folgen. Hintergrund für diese These ist die so genannte CP-Symmetrie (siehe Elementarteilchen). Demzufolge wandelt sich ein Teilchen über eine C-Operation in sein entgegengesetzt geladenes Antiteilchen um – „C” steht hier für das englische Wort Charge, also Ladung. Gleichzeitig ist mit dem Übergang von Teilchen zu Antiteilchen eine P-Operation verbunden: das Teilchen wandelt sich in sein Spiegelbild um – „P” steht für Parität. Diese Theorie hat auf Grund des Verhaltens so genannter „K0-Mesonen” an Allgemeingültigkeit verloren. Anhand bestimmter Experimente ließ sich feststellen, dass K0-Mesonen gelegentlich auf andere Weise zerfallen als Anti-K0-Mesonen. Auch die so genannten B-Mesonen sollen die CP-Symmetrie ähnlich verletzen. Um dazu weitere fundierte Ergebnisse zu erhalten, wurden weltweit verschiedene Messanlagen geplant und einige bereits fertig gestellt. „Hera-B”, am Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg, ist seit 1998 in Betrieb, soll aber noch weiter ausgebaut werden.


Microsoft ® Encarta ® Professional 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.

[AKB]

Dieser Erklärung ist nichts mehr hinzuzufügen... außer vielleicht einer Grafik zur visuellen Veranschaulichung plus Link zu dem Text, der auf Wissen.de steht:


Aufbau eines Atoms: Der Kern besteht aus Protonen (rot) und Neutronen (braun). Er wird von Elektronen (schwarz) auf bestimmten Bahnen umkreist.
© Bertelsmann Lexikon Verlag, Gütersloh; Wissen.de


Antimeaterie (WISSEN.DE)

[F. Goller]

Ich wusste gar nicht, dass Antimaterie wirklich existiert. Ich dachte immer, das wäre wieder so eine Sience Fiction Erfindung.

[Tucker]

Dachte auch immer das dass wieder mal so ein cooles Wort wäre das zu STAR TREK halt passt.
Und was is dann eigentlich Matrie?? Ist irgendwie nicht alles Matrie, oder so???

[AKB]

Die Antimaterie ist 1997 oder 1996 entdeckt worden; für 20 Nanosekunden. Damals hat der Spiegel einen recht großen Sonderteil gebracht, also ich meine, das war Titelthema. Ich hatte mir - als ich vor Wochen den Abschnitt "ST in der Presse" eingeführt habe - überlegt, ob ich den Artikel auch reinsetzen soll. Es ist aber einfach zuviel Text. Die Ausgabe habe ich noch.

Ich habe gesehen, dass man bei Spiegel-Online den Bericht für 0,40 EUR kaufen kann:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltraum/0,1518,214632,00.html

Wer das Heft nachbestellen will, hier mal die Daten:

DER SPIEGEL
Nr. 3 vom 15.01.1996
Verkaufspreis (1996): 5.- DM
Titel: Anti-Materie
Untertitel: Erster Vorstoß der Wissenschaft in die Gegenwart
Lage des Themas im Heft: Seite 166 - Seite 180


Hab's mir damals gleich nach der Veröffentlichung gekauft. Ist zwar z.T. sehr wissenschaftlich orientiert, aber keineswegs uninteressant.

[CoG]

EINE KLARSTELLUNG UND EINE GUT VERSTÄNDLICHE ERKÄRUNG:


Adm. K. Breit schrieb:

"Die Antimaterie ist 1997 oder 1996 entdeckt worden..."

Das ist falsch! In der Tat wurde der theoretische Nachweis der Antimaterie bereits in den 30er Jahren des 20. Jhdts. erbracht:

Die bekannte Einsteinsche Formel

E = mc² (m = Masse; c = Lichtgeschwindigkeit)

ist in Wahrheit nur eine Vereinfachung der Formel

E² = m²c^4 + p²c^4 (m & c s.o.; p = Impuls (hat was mit Bewegung zu tun)

wenn man nun von einem ruhenden Körper ausgeht, kann man p = 0 setzen, hat dann also:

E² = m²c^4

Und jetzt KOMMTS:

wenn man nun per Äquivalenzumformung das ganze vereinfacht, erhält man 2 (!) Lösungen:

E = mc²

ODER

E = -mc²

, denn -m zum Quadrat, also (-m)² gibt auch m²

Da man keine negative Masse haben kann, musste es sich, wie der betreffende Physiker in den 30ern erkannte (den Namen hab ich vergessen), um eine
NEUE ART DER MATERIE HANDELN!!!

Und die Art der Energiegewinnung im Warpkern ist nicht unrealistisch!
Denn Materie und Antimaterie zerstrahlen bei Kontakt miteinander in reine Energie - dazu ein Rechenbeispiel:

Man nehme 500g Materie und 500g Antimaterie und lasse sie kollidieren, wobei die Gesamtmasse natürlich 1 kg ist (500g + 500g).
Dann ist die freiwerdende Energie:

E = mc² = 1kg * (300.000.000 m/s)² = 9 * 10^16 J

Diese Menge ist ein millionenfaches der Hiroshima - Bombe und entspricht dem Jahresenergieverbrauch (!) einer 10 - Millionen - Einwohner - Stadt wie Tokio.
Und das mit 1kg "Material"!!!

Das Problem, das im Moment noch nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte, besteht u.a. in der Lagerung der Antimaterie: Man bräuchte ein SEHR STARKES Magnetfeld im ABSOLUTEN Vakuum, um eine unkontrollierte Reaktion mit Materie zu verhindern. Außerdem kann man heutzutage Antimaterie nur sehr aufwändig und energieaufwändig herstellen.
Aber wer weiß, vielleicht findet man ja Antimaterie - Quellen im Weltraum und zu Aufbewahrung Dilithium (im Star Trek - Universum die einzige Materie, die NICHT mit Antimaterie reagiert)...

So! Wer das nun gelesen hat, dürfte ein wenig aufgeklärter sein.

[Tucker]

So was hab ich mir auch schon gedacht...
Außer den Formeln bin ich doch mitgekommen.

[AKB]

Original geschrieben von CoG

Das ist falsch! In der Tat wurde der theoretische Nachweis der Antimaterie bereits in den 30er Jahren des 20. Jhdts. erbracht:

Ich muss zugeben, ich hab den Sonderteil im Spiegel letztens nur überflogen. Ich hab den Bericht jetzt aber nochmal genauer nachgelesen, was ich letztens aus zeitlichen Gründen lassen musste.

1996 ist laut Spiegel das erste Antiatom erzeugt, nicht entdeckt worden; für ca. 20 Nanosekunden. Daher hat das Magazin auch einen Sonderbericht gebracht. Dann möge ich mich hiermit korrigieren :

Laut Spiegel spekulierte man am 30. Juni 1908 über die Existenz von Antimatiere. Nach einem Einschlag eines Feuerballs in der sibirischen Taiga, der Bäume wie Steichhölzer knicken und tausenden Rentiere verenden ließ, wurde niemals ein Krater gefunden, noch Spuren von Materie. Laut Seite 171 jedoch gingen die damals besten Wissenschaftler und Physiker von einer Kollision der Erde mit Antistoffen bzw. Antiatomen aus.

So, und jetzt kommt mein Irrtum: Antimaterie ist offiziell 1931 von Carl David Anderson entdeckt worden. 1955 entdeckte dann an der californischen University of California (Berkley) Paul Dirac das Antiproton.

Die Erzeugung von Antimatiere im Jahr 1996 erbrachte unter anderem das Ergebnis, dass nur 0,147 Gramm Antimaterie (quasi ein Regentropfen) ein Raumschiff zum Mars bringen könnte.

[Unregistered]

jeder mensch brauch schaarfe !!!!

[Tucker]

Original geschrieben von Unregistered
jeder mensch brauch schaarfe !!!!

Ganz meine Meinung....

Was auch immer das bedeuten soll????

[TheDoctor]

Faszinierend!!!

Danke, das ihr das mit der Antimaterie nochmal überarbeitet habt.

Ich fragte mich schon wie Gene Roddenberry von der Antimaterie wusste, wenn sie erst Jahre später entdeckt werden sollte.

[Tucker]

Ich finde Gene Roddenberry hat schon geniale ideen gehabt. Warp-Antrieb und das beamen usw, eigentlich könnte es fast alles irgendwann mal wirklich geben.

[Harmakhis]

Original geschrieben von TheDoctor
Ich fragte mich schon wie Gene Roddenberry von der Antimaterie wusste, wenn sie erst Jahre später entdeckt werden sollte.

Das ist so nicht korrekt. Antimaterie wurde ja, wie shcon gesagt Anfang des 20. Jahrhunderts mathematisch entdeckt. Es fehlte nur der experimentelle Nachweis. Aber in der Wissenschaft war Antimaterie wohl damals schon populär, da sonst ein mittelmäßiger Autor nichts davon mitbekommen hätte.

[TheDoctor]

Original geschrieben von Harmakhis
Das ist so nicht korrekt.

Als ich diesen Gedanken hatte, hatte ich ja noch nicht die restlichen Beiträge gelesen. Sorry, wenn ich mich ein wenig undeutlich ausgedrückt habe.


PS: Ich glaub nicht, dass Erfindungen wie beamen und Warpantrieb in den nächsten Jahrhunderten möglich sind, wenn überhaupt. Dennoch finde ich, dass Star Trek eine der gelungensten und soweit man sagen kann realistischste Science Fiction Idee, nicht zletzt wegen der großen Zusammenhänge und nachvollziehbaren Geschichte.