Antimaterie: Ein "Spiegelbild" der Materie

Zu jedem elementaren Materieteilchen, d.h. allen Quarks und Leptonen, gibt es auch ein zugehöriges Antiteilchen. Diese Teilchen kann man sich als Spiegelbilder der üblichen Materie vorstellen, indem sie die genau umgekehrten Eigenschaften haben. Zum Beispiel ist die Ladung der Antiteilchen denen der zugehörigen Teilchen entgegengesetzt. Die Anti-Quarks können sich ebenfalls zu Anti-Hadronen kombinieren, etwa Anti-Protonen. Die Existenz und die Eigenschaften dieser seltsamen Materieform wurden durch die Theorie schon vor ihrer Entdeckung vorhergesagt.

Treffen Teilchen und zugehöriges Antiteilchen aufeinander, löschen sie sich gegenseitig aus. Übrig bleibt nur Energie. Da dies nicht ständig um uns herum geschieht, ist unser stabiles Universum also die Folge eines kleinen Materieüberschusses dessen genaue Ursache noch ungeklärt ist. Antiteilchen können in der kosmischen Strahlung oder bei Experimenten der Teilchenphysik erzeugt werden.

Die Entdeckung der Antimaterie

Das erste Antiteilchen wurde 1932 von Carl David Anderson in der kosmischen Strahlung nachgewiesen. Es war das Anti-Elektron, dass er aufgrund seiner positiven Ladung Positron nannte. Die künstliche Erzeugung von Antiteilchen ist

Entstehung von Teilchen aus der Vernichtung von Materie und Antimaterie

seit den 50er Jahren möglich und spielt in der Zwischenzeit eine wichtige Rolle bei Experimenten der Teilchenphysik. Zum Beispiel wurden am LEP (Large Electron Positron Collider) am CERN (Schweiz) Elektronen und Anti-Elektronen aufeinander geschossen. Wie bereits erwähnt, vernichten sich diese Teilchen, und aus der frei werdenden Energie entstehen neue Teilchen. Die Abbildung illustriert diesen Prozess. Dargestellt ist ein schematischer Querschnitt des DELPHI Detektors am LEP. Die farbigen Spuren entsprechen den Flugbahnen der Teilchen die in Folge der Vernichtung von Elektronen und Anti-Elektronen (im Zentrum des Detektors) entstanden sind.

Die Erforschung der Antimaterie

Das LEAR Experiment am CERN (in der Zwischenzeit eingestellt)

Während also die Erzeugung und das Experimentieren mit Antiteilchen eine seit Jahrzehnten erprobte Technik ist, ist die Herstellung von Anti-Atomen aus Anti-Protonen und Anti-Elektronen schwieriger. Erst 1995 gelang am Forschungszentrum CERN zum erstenmal die Herstellung von Anti-Wasserstoff. Die Abbildung zeigt den LEAR (Low Energy Antiproton Ring) Beschleuniger, an dem dies gelungen ist. In der Zwischenzeit arbeiten weitere Experimente an der Produktion großer Mengen von Anti-Wasserstoff. Ziel ist eine Untersuchung der Eigenschaften dieser exotischen Materieform und eine Überprüfung ihrer theoretisch vorhergesagten Eigenschaften.

Fortbewegungsmittel der Zukunft?

Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Herstellung von Antimaterie mit enormen technischem Aufwand verbunden. Ob in Zukunft Antriebsaggregate mit Antimaterie betrieben werden können ist nicht abzusehen…