Was ist Antimaterie?

Stellt euch vor, es gäbe ein Gegenstück zu unserer bekannten Materie, die sich aus den selben Teilchen zusammensetzt und die nur in ihrer Ladung unterschiedlich sind. Nennen wir sie einmal Antimaterie. Beim zusammentreffen von Materie und Antimaterie würden sich beide Teile vollständig in pure Energie umwandeln. Wie krass wäre das denn? Und jetzt haltet euch fest: Das sind nicht nur Gedankenspielchen, sondern nachgewiesene Realität!

Was ist Antimaterie?

Im Namen Antimaterie steckt zunächst einmal die beiden Wörter Anti und Materie, und wie ich zu Beginn schon gesagt habe, ist sie genau das Gegenstück zu der Materie, die uns immer und überall umgibt. Ein Anti-Atom setzt sich also aus den selben Teilchen zusammen, wie ein normales Atom. Betrachten wir zum Beispiel ein Wasserstoff-Atom. Dieses besteht aus einem positiv geladenen Proton und einem negativ geladenen Elektron. Ein Anti-Wasserstoff-Atom besteht auch aus zwei Teilchen, sogenannten Anti-Teilchen. Nämlich einem Antiproton und einem Positron. Das Antiproton ist also das Gegenstück zum Proton, und somit nicht postiv, sondern negativ geladen und das Positron nimmt den Platz eines Elektrons ein, und ist somit nicht negativ, sondern positiv geladen. Ein Wasserstoff-Atom und ein Anti-Wasserstoff-Atom sind also gleich aufgebaut, mit dem einen Unterschied, dass ihre Teilchen eine unterschiedliche Ladung aufweisen. Von außen betrachtet sind aber beide Atome elektrisch neutral. Bei schwereren Atomen, wie zum Beispiel Helium, gibt es natürlich auch noch Neutronen im Kern, die keine Ladung besitzen. Bei einem schwereren Anti-Atom, hier Anti-Helium, würden sich an dieser Stelle dann auch Anti-Neutronen befinden, die ebenfalls keine Ladung besitzen.

Zusammenstoß = Energie

Das erstaunliche bei Antimaterie und Materie ist jetzt, dass sie sich beim Zusammentreffen vollständig auslöschen und nur Energie in Form von Photonen zurücklassen, die zu Gammstrahlung führen. Diese Paarvernichtung nennt man auch Annihilation. Ein Elektron und sein Gegenstück, ein Positron, reagieren zusammen zu zwei oder drei Photonen. Photonen nennt man häufig auch Lichtteilchen, sie sind aber vor allem die kleinste Einheit von elektromagnetischer Strahlung, nämlich Quanten. Von Funkwellen, über Lichtwellen bis hin zur Gammastrahlung quantisieren sich diese Strahlungen in Photonen.

Eine kurze Info noch zur Annihilation: Beim Urknall kann man davon ausgehen, dass Materie und Antimaterie in fast gleichem Maß vorhanden waren. Ein kleines Ungleichgewicht muss aber geherrscht haben, ansonsten wäre unser Universum jetzt ein leerer Ort! Wissenschaftler gehen davon aus, dass auf eine Milliarde Teilchen-Paare ein Überschuss von einem Materie-Teilchen geherrscht haben muss.

Paarvernichtung und Paarbildung

Natürlich gibt es aber nicht nur die Annhilation, beziehungsweise Paarvernichtung. Es gibt auch eine Paarbildung. Dabei kann aus einem sehr energiereichen Photon ein Elektron und ein Positron entstehen. Man würde jetzt vielleicht denken, dass diese kaum vorkommt, weil es offensichtlich nur normale Materie im bekannten Universum gibt. Das ist aber nicht ganz richtig. Es werden zum Beispiel sehr häufig Positronen bei Gewittern erzeugt. Außerdem geben auch beta+-aktive Radionuklide Positronen ab. Und dieser Vorgang wird auch heute schon genutzt. Dazu wird Probanden eine leicht beta+-aktive Infusion gegeben, die sich dann im Körper verteilt, vor allem im Gehirn. Meist setzt sich diese Infusion aus Glukose-Molekülen zusammen, an die ein beta+-aktives Atom drangehängt wurde. Wenn eine Region jetzt im Gehirn besonders aktiv wird, werden die Glukose-Moleküle verstoffwechselt und die erzeugten Positronen reagieren mit Elektronen zu Gammastrahlung, die dann mit einem sogenannten Positronen-Emissions-Tomographen lokalisiert werden. Einfach gesagt erkennt man damit, welche Bereiche des Gehirns bei welchen Gedanken aktiv werden.

Welchen Nutzen bringt die Antimaterie?

Für die Zukunft wird der Antimaterie aber weitaus größerer Nutzen vorhergesagt. Leider ist damit nicht die Energieerzeugung gemeint. Um Antimaterie nutzen zu können, muss sie zunächst einmal erzeugt werden, und das würde sogar mehr Energie kosten, als man im Nachhinein bekommen würde. Ein Nutzen als Waffe oder als Antrieb ist viel plausibler. Da die Annihilation von Materie und Antimaterie hundertmal so viel Energie freisetzt wie bei der Kernfusion, könnten dadurch verheerende Bomben erzeugt werden oder aber extrem starke Triebwerke für kommende Space-Shuttles. Einige Anti-Wasserstoff-Atome und sogar Anti-Helium-Atome wurden mittlerweile schon künstlich erzeugt, ein echter Warp-Antrieb ist damit also vielleicht schon in greifbarer Nähe.

Vielen Dank an Börni vom Kanal brainfaqk für diesen Beitrag!

In diesem Beitrag erhaltet ihr weitere Informationen zur Dunklen Materie!



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