![\"\"](\"https:\/\/planeta21vek.ru\/artemiada\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/antimateria300425.jpg\")
\nEine NASA-Raumsonde hat einen durch ein Gewitter verursachten Antimaterieausbruch in der Erdatmosph\u00e4re registriert. NASA<\/em><\/p>\n
Der Mensch hat Antimaterieteilchen durch superschnelle Kollisionen an riesigen Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider erzeugt, der sich au\u00dferhalb von Genf befindet und von der CERN (der Europ\u00e4ischen Organisation f\u00fcr Kernforschung) betrieben wird. Mehrere Experimente am CERN erzeugen Antiwasserstoff, den Antimaterie-Zwilling des Elements Wasserstoff. Das bislang komplexeste Antimaterieelement ist Antihelium, ein Analogon von Helium.<\/p>\n
Es gibt auch nat\u00fcrlich vorkommende Antiteilchen, die sporadisch im gesamten Universum produziert werden. Doch wenn Materie und Antimaterie aufeinandertreffen, vernichten sie sich gegenseitig und erzeugen Energie. Das bedeutet, dass Antimaterie in einem von Materie dominierten Kosmos wie dem unseren nicht lange bestehen bleibt.<\/p>\n\n
Antimaterie steht auch im Mittelpunkt des R\u00e4tsels, warum das Universum \u00fcberhaupt existiert. In den ersten Momenten nach dem Urknall existierte nur Energie. Als das Universum abk\u00fchlte und sich ausdehnte, bildeten sich sowohl Materie- als auch Antimaterieteilchen. Wissenschaftler haben die Eigenschaften von Teilchen und Antiteilchen mit extrem hoher Pr\u00e4zision gemessen und festgestellt, dass sich beide gleich verhalten. Wenn also Antimaterie und Materie in gleichen Mengen entstanden w\u00e4ren und sich gleich verhalten w\u00fcrden, m\u00fcsste die gesamte zu Beginn der Zeit entstandene Materie und Antimaterie beim Kontakt vernichtet worden sein, ohne dass etwas zur\u00fcckgeblieben w\u00e4re.<\/p>\n
Die Materie begann sich gegen\u00fcber der Antimaterie durchzusetzen<\/strong><\/span><\/p>\n Einer Theorie zufolge wurde zu Beginn des Universums mehr Materie als Antimaterie geschaffen, sodass selbst nach der gegenseitigen Vernichtung noch gen\u00fcgend Materie \u00fcbrig blieb, um Sterne, Galaxien und schlie\u00dflich alles auf der Erde zu bilden. Der Unterschied w\u00e4re sehr gering. Weniger als 1 von 1 Milliarde gew\u00f6hnlicher Teilchen w\u00fcrde das Chaos \u00fcberleben und die gesamte Materie bilden, die uns heute umgibt.<\/p>\n Wenn das Neutrino \u2013 ein winziges, geisterhaftes Teilchen, das kaum mit anderer Materie interagiert \u2013 tats\u00e4chlich sein eigenes Antiteilchen ist, k\u00f6nnte dies der Schl\u00fcssel zur L\u00f6sung dieses Problems sein. Dieser Theorie zufolge k\u00f6nnte zu Beginn der Zeit ein kleiner Teil der Neutrinos von Antimaterie zu Materie gewechselt sein und dadurch m\u00f6glicherweise zu einem kleinen Ungleichgewicht der Materie am Anfang des Universums gef\u00fchrt haben. Es wurde versucht, durch Experimente festzustellen, ob das Neutrino sein eigenes Antiteilchen ist, doch bisher blieb das Ergebnis ergebnislos.<\/p>\n Der britische Physiker Paul Dirac sagte 1928 Antimaterie voraus, als er versuchte, die Quantenmechanik, die subatomare Teilchen beschreibt, und Einsteins Relativit\u00e4tstheorie zu kombinieren.<\/strong><\/span>\u00a0Dirac suchte nach einer L\u00f6sung f\u00fcr die Gleichung, die die Bewegung eines Elektrons beschreibt, das sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt. \u201eSo wie die Gleichung x^2 = 4 zwei m\u00f6gliche L\u00f6sungen haben kann (x = 2 oder x = minus \u22122), so kann die Dirac-Gleichung zwei L\u00f6sungen haben: eine f\u00fcr ein Elektron mit positiver Energie und eine f\u00fcr ein Elektron mit negativer Energie\u201c, so CERN.<\/p>\n Zun\u00e4chst z\u00f6gerte Dirac, seine Entdeckungen weiterzugeben. Aber er akzeptierte sie schlie\u00dflich und sagte, dass es f\u00fcr jedes Teilchen im Universum ein Spiegelteilchen geben m\u00fcsse, das sich genauso verhalte, aber die entgegengesetzte Ladung habe.<\/p>\n Positronen wurden einige Jahre sp\u00e4ter von Carl Anderson, Physiker am California Institute of Technology, entdeckt, der hochenergetische kosmische Strahlen untersuchte, die aus dem Weltraum kommen, auf die Erdatmosph\u00e4re treffen und dort einen Strom anderer Teilchen erzeugen. In seinem Detektor beobachtete Anderson eine Spur von etwas mit der gleichen Masse wie ein Elektron, aber mit einer positiven Ladung. Der Herausgeber der Zeitschrift Physical Review schlug laut dem American Institute of Physics vor, das Teilchen Positron zu nennen.<\/p>\n F\u00fcr ihre Arbeit an dieser Entdeckung erhielten Dirac und Anderson den Nobelpreis f\u00fcr Physik: Dirac 1933 und Anderson 1936.<\/p>\n Der britische theoretische Physiker Paul Dirac war eine der bedeutendsten Pers\u00f6nlichkeiten in der Fr\u00fchzeit der Quantenphysik. Den Nobelpreis f\u00fcr Physik erhielt er 1933 gemeinsam mit Erwin Schr\u00f6dinger. Doch erst 1927 begann dieser ruhige, aber brillante Geist seine Suche nach der \u201esch\u00f6nen Mathematik\u201c und formulierte eine seiner gr\u00f6\u00dften Errungenschaften: die Dirac-Gleichung.<\/p>\n In diesem Auszug aus dem Kapitel \u00fcber Antimaterie in seinem Buch \u201eThe One Thing You Need to Know\u201c erkl\u00e4rt der Autor Marcus Chown, wie Diracs ungew\u00f6hnliche Methoden und Eigenarten uns geholfen haben, die grundlegende Physik zu verstehen, die die Welt um uns herum formt.<\/p>\n Die Natur hat beschlossen, die Anzahl ihrer Grundbausteine \u200b\u200bzu verdoppeln. Bemerkenswerterweise gibt es f\u00fcr jedes subatomare Teilchen ein \u201eAntiteilchen\u201c mit entgegengesetzten Eigenschaften, beispielsweise elektrischer Ladung. Bis 1927 hatte niemand die geringste Ahnung, dass eine solche \u201eAntimaterie\u201c-Welt existierte. Doch in diesem Jahr schrieb der britische Physiker Paul Dirac eine Gleichung auf, die ein Elektron beschreibt, das sich mit ann\u00e4hernd Lichtgeschwindigkeit bewegt, und bemerkte, dass diese Gleichung etwas Seltsames enthielt.<\/p>\n\n Dirac war einer der Pioniere der Quantentheorie, einer revolution\u00e4ren Beschreibung der submikroskopischen Welt der Atome und ihrer Bestandteile, schreibt Marcus Chown in seinem Buch \u201eThe Only Thing You Need to Know\u201c. Die Theorie brachte zwei scheinbar widerspr\u00fcchliche Eigenschaften der Welt in Einklang, die durch Experimente im ersten Viertel des 20. Jahrhunderts aufgedeckt worden waren: die F\u00e4higkeit von Atomen und dergleichen, sich wie lokalisierte Teilchen und wie sich ausbreitende Wellen zu verhalten. Der \u00f6sterreichische Physiker Erwin Schr\u00f6dinger formulierte dies 1926 in der Schr\u00f6dingergleichung, die die Ausbreitung von Quantenwahrscheinlichkeitswellen im Raum beschreibt.<\/p>\n Das Problem mit der Schr\u00f6dinger-Gleichung besteht darin, dass sie die andere Revolution in der Physik des 20. Jahrhunderts nicht ber\u00fccksichtigt. In seiner speziellen Relativit\u00e4tstheorie von 1905 zeigte Einstein, dass seltsame Dinge mit Raum und Zeit passieren, wenn sich ein K\u00f6rper mit Masse der Lichtgeschwindigkeit n\u00e4hert. Obwohl die Schr\u00f6dinger-Gleichung gut zur Beschreibung eines Elektrons in einem kleinen Atom geeignet ist, wo die elektrische Kraft von nur wenigen Protonen im Atomkern daf\u00fcr sorgt, dass es mit einer Geschwindigkeit kreist, die viel langsamer ist als die Lichtgeschwindigkeit, versagt die Gleichung in schwereren Atomen, wo der Atomkern viele Protonen hat und das Elektron mit einer Geschwindigkeit kreist, die nahe der Fluchtgeschwindigkeitsgrenze liegt. Was ben\u00f6tigt wurde, war eine Gleichung, die mit der speziellen Relativit\u00e4tstheorie vereinbar war \u2013 relativistisch \u2013 und genau das wollte Dirac finden.<\/p>\n Dirac war ein seltsamer Mann, bei dem man heute wahrscheinlich eine autistische St\u00f6rung diagnostizieren w\u00fcrde. Er war gro\u00df, schlaksig und sah aus wie ein Spazierstock. Er hatte die Angewohnheit, die ganze Woche \u00fcber hart zu arbeiten und sonntags lange Spazierg\u00e4nge in der Landschaft um Cambridge zu machen, wo er, in Anzug und Krawatte gekleidet, auf hohe B\u00e4ume kletterte. Er war buchst\u00e4blich dumm und der Mr. Spock der Physik. Als w\u00e4hrend einer seiner Vorlesungen ein Student die Hand hob und sagte: \u201eProfessor Dirac, ich verstehe die Gleichung an der Tafel nicht\u201c, antwortete er: \u201eDas ist ein Kommentar, keine Frage\u201c, und fuhr mit seiner Vorlesung fort.<\/p>\n Diracs Herangehensweise an die Physik war nicht weniger seltsam als sein Charakter. W\u00e4hrend andere Physiker nach allt\u00e4glichen Analogien f\u00fcr die Ph\u00e4nomene suchten, die sie beschreiben wollten, und diese dann in einer mathematischen Gleichung zusammenzufassen versuchten, hatte Dirac den Mut, sich einfach mit Stift und Papier hinzusetzen und die Form der Gleichung zu erraten. \u201eIch spiele gerne mit Gleichungen und suche einfach nach sch\u00f6nen mathematischen Beziehungen, die m\u00f6glicherweise \u00fcberhaupt keine physikalische Bedeutung haben\u201c, sagte Dirac. \u201eManchmal ist das so.\u201c<\/p>\n Auf seiner Suche nach \u201esch\u00f6ner Mathematik\u201c in seinen spartanischen R\u00e4umen am St. John\u2019s College Ende November 1927 zauberte Dirac buchst\u00e4blich aus dem Nichts das hervor, was als Dirac-Gleichung bekannt wurde. Heute ist es eine von zwei Gleichungen, die in die Bodenfliesen der Westminster Abbey in London eingraviert sind. Eine andere ist Stephen Hawkings Gleichung f\u00fcr die Temperatur eines Schwarzen Lochs. \u201eVon allen Gleichungen in der Physik ist die Dirac-Gleichung vielleicht die magischste\u201c, sagt der amerikanische Physiker Frank Wilczek (in \u201eIt Must Be Beautiful: Great Equations Of Modern Science\u201c von Graham Farmell (Granta, 2003)). \u201eSie ist am freiesten erfunden, am wenigsten durch Experimente bedingt und hat die seltsamsten und erstaunlichsten Konsequenzen.\u201c<\/p>\n Dirac entdeckte, dass es unm\u00f6glich war, die Eigenschaften eines relativistischen Elektrons, wie etwa seine Energie, mit einer einfachen Zahl zu beschreiben. Deshalb musste er stattdessen eine zwei mal zwei Zahlen umfassende Tabelle verwenden, die als Matrix bekannt ist. Diese \u201eDualit\u00e4t\u201c erkl\u00e4rte die mysteri\u00f6se Eigenschaft des Elektrons. Experimente zeigten, dass sich das Teilchen so verhielt, als w\u00fcrde es sich auf eine von zwei Arten drehen: im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Wenn sich das Elektron jedoch tats\u00e4chlich drehte, k\u00f6nnte sein Verhalten nur verstanden werden, wenn es sich schneller als das Licht drehte, was Einstein f\u00fcr unm\u00f6glich hielt. Die Physiker mussten zu dem Schluss kommen, dass der \u201eSpin\u201c des Elektrons etwas v\u00f6llig Neues war. Es handelte sich um eine intrinsische Quanteneigenschaft, f\u00fcr die es in der Alltagswelt kein Pendant gab. Und da war es, sah Dirac, es sprang einfach ungebeten aus der Formel hervor, die er aufgeschrieben hatte. \u201eMeine Gleichung ergab genau die Eigenschaften, die f\u00fcr das Elektron erforderlich sind\u201c, sagte Dirac. \u201eDas war ein wirklich unerwarteter Bonus f\u00fcr mich, v\u00f6llig unerwartet.\u201c Laut dem amerikanischen Physiker John Hasbrouck Van Vleck l\u00e4sst sich Diracs Erkl\u00e4rung des Elektronenspins mit \u201eeinem Zauberer vergleichen, der Kaninchen aus einem Seidenhut holt\u201c.<\/p>\n Der Spin war seltsam. Doch ein anderer Aspekt, der sich aus Diracs Gleichung ergab, war noch seltsamer. Als Dirac seine Gleichung aufschrieb, bemerkte er, dass sein Mechanismus seltsamerweise dupliziert war. Es schien nicht nur ein negativ geladenes Elektron zu beschreiben, sondern auch ein Teilchen mit der gleichen Masse wie das Elektron, aber mit einer positiven Ladung. Zu dieser Zeit waren nur drei subatomare Teilchen bekannt: das Proton im Atomkern; ein Elektron, das um den Kern kreist; und ein Photon, ein Lichtteilchen. Es schien, als w\u00e4re kein weiterer Bedarf vorhanden. Selbst gro\u00dfe Physiker der Zeit wie Werner Heisenberg und Wolfgang Pauli glaubten, dass Diracs Gleichung falsch sein m\u00fcsse. Allerdings hatte Dirac recht und sie lagen falsch, wie ein Experiment 8.000 Kilometer von Cambridge entfernt sp\u00e4ter zeigte.<\/p>\n Im Jahr 1932 versuchte Carl Anderson, ein amerikanischer Physiker am California Institute of Technology in Pasadena, die kosmische Strahlung zu verstehen, extrem energiereiche Teilchen aus dem Weltraum. Er erwartete, dass sie in der Atmosph\u00e4re mit Atomen kollidieren und deren Elektronen freisetzen w\u00fcrden. Wenn er einfach die Energie solcher ausgesto\u00dfenen Elektronen messen k\u00f6nnte, so argumentierte er, h\u00e4tte er Kontrolle \u00fcber die Energie der kosmischen Strahlung. Zu diesem Zweck verwendete er ein extrem starkes Magnetfeld, um die Elektronen abzulenken. Er kam zu dem Schluss, dass sie, wenn sie eine hohe Energie h\u00e4tten und sich daher schnell bewegten, nur wenig Zeit in der N\u00e4he seines Magnetfelds verbringen w\u00fcrden und weniger stark abgelenkt w\u00fcrden, als wenn sie eine niedrige Energie h\u00e4tten und mehr Zeit dort verbringen w\u00fcrden.<\/p>\n Anderson machte seine Elektronen mithilfe einer \u201eWilson-Kammer\u201c sichtbar. Im Inneren des Ger\u00e4ts bildeten sich entlang der Elektronenspuren winzige Spuren von Wassertropfen, und er konnte diese Spuren fotografieren. Am 2. August 1932 entwickelte Anderson eine Fotoplatte und war erstaunt, als er ein Teilchen mit der Masse eines Elektrons sah, das durch ein Magnetfeld vom Elektron weggelenkt wurde. Er wusste nichts von Diracs Vorhersage. Allerdings stie\u00df er auf Diracs positiv geladenes Elektron, ein Teilchen, das er sofort \u201ePositron\u201c nannte.<\/p>\n Da durch die Kombination von Materie und Antimaterie Energie entsteht, haben Ingenieure vorgeschlagen, dass mit Antimaterie betriebene Raumfahrzeuge eine effektive M\u00f6glichkeit zur Erforschung des Universums darstellen k\u00f6nnten.<\/strong><\/span><\/p>\n Die NASA untersucht die M\u00f6glichkeit, mit Antimateriefahrzeugen zum Mars zu reisen, doch die Idee hat einige Nachteile. Erstens ist es sehr teuer.<\/p>\n \u201eEine grobe Sch\u00e4tzung der Kosten f\u00fcr die Produktion der 10 Milligramm Positronen, die f\u00fcr eine bemannte Mission zum Mars ben\u00f6tigt werden, betr\u00e4gt bei etwa 250 Millionen Dollar, wenn man die Technologie verwendet, die sich derzeit in der Entwicklung befindet\u201c, sagte Gerald Smith von Positronics Research LLC in Santa Fe, New Mexico, in einem Papier f\u00fcr die NASA aus dem Jahr 2006. Die Kosten m\u00f6gen hoch erscheinen, doch der Transport eines beliebigen Gegenstands in die Umlaufbahn kostet immer noch rund 10.000 US-Dollar pro Pfund. Daher w\u00e4re auch der Start eines gro\u00dfen Raumfahrzeugs mitsamt seiner menschlichen Besatzung kostspielig.<\/p>\n Erst k\u00fcrzlich erwogen NASA-Forscher, die bei Kollisionen von Materie und Antimaterie erzeugte Energie zu nutzen, um eine Sonde zum nahegelegenen Sternensystem Alpha Centauri zu schicken. Die Energie der Kollisionen w\u00fcrde es dem Raumfahrzeug erm\u00f6glichen, auf 10 % der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen und dann ausreichend abzubremsen, um Alpha Centauri m\u00f6glicherweise jahrzehntelang zu erkunden.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Antimaterie ist dasselbe wie gew\u00f6hnliche Materie, au\u00dfer dass sie die entgegengesetzte elektrische Ladung hat. Beispielsweise hat ein Elektron, das eine negative Ladung hat, einen Antimateriepartner, das sogenannte Positron. 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