Am einfachsten wäre es, man könnte dort irgendjemanden fragen. Wenn da irgendwelche Aliens wohnen würden, dann müsste man sie nur nach dem Result verschiedener teilchenphysikalischen Zerfallsreaktionen fragen und könnte daraus schließen, ob sie aus Materie oder Antimaterie bestehen. Denn seit den 1960er Jahren weiß man, dass sich Materie und Antimaterie nicht exakt gleich verhalten. Man entdeckte die CP-Verletzung. Eigentlich sollte die sogenannte CP-Invarianz gelten die besagt, dass sich ein physikalisches System nicht ändert, wenn man in ihm alle Teilchen durch ihre Antiteilchen ersetzt und gleichzeitig alle Raumkoordinaten spiegelt. Diese CP-Invarianz ist nun allerdings bei bestimmten Systemen nicht erfüllt und bestimmte Teilchen – zum Beispiel Kaonen – die beim Zerfall weder Materie noch Antimaterie bevorzugen sollten tun das in der Realität doch. Könnten wir mit Aliens über Teilchenphysik plaudern, dann würden wir schnell herausfinden, wie die Teilchen bei ihnen zerfallen würden und wüssten ob es sich um Materie- oder Antimaterie-Aliens handelt.
Aber das ist natürlich unrealistisch und Dolgov und seine Kollegen haben sich Gedanken über andere Methoden gemacht. Am einfachsten könnte man Antisterne mit Neutrinobeobachtungen identifizieren. Die Kernreaktionen aus normaler Materie im Inneren der Sonne erzeugen jede Menge Neutrinos die sie gemeinsam mit dem Licht ins Weltall hinaus strahlt. Ein Antistern aus Antimaterie würde in seinem Inneren Antiwasserstoff zu Antihelium fusionieren und dabei nicht nur Licht (kein “Antilicht” – Licht ist ja Energie und keine Materie…) erzeugen sondern auch Antineutrinos. Leider schaffen wir es derzeit schon kaum, die Neutrinos der Sonne zu beobachten. Neutrinos sind Teilchen, die so gut wie gar nicht mit dem Rest der Materie wechselwirken und es wahnsinnig schwer sie zu detektieren. Von den Billiarden Neutrinos die ständig durch uns und die Erde hindurch sausen können wir mit den großen Neutrinodetektoren gerade Mal eine Handvoll nachweisen. Bei Sternen aus anderen Galaxien stehen die Chancen noch viel schlechter obwohl prinzipiell nichts gegen die Detektion von Antineutrinos spricht. Bei Sternexplosionen könnte es klappen, denn hier werden viel mehr (Anti)Neutrinos freigesetzt. Vielleicht haben wir mal Glück und beobachten irgendwo eine ferne Supernovaexplosion und registrieren gleichzeitig einen Schwung Antineutrinos. Dann wüssten wir, dass da gerade ein Antistern explodiert wäre.
Victor Hess hat die kosmische Strahlung bei seinen Ballonflügen schon 1912 entdeckt. Allerdings keine Antimaterie (Bild: Public Domain)
Da sich Materie und Antimaterie wegen der CP-Verletzung leicht unterschiedlich verhalten müssten auch die Spektrallinien in Antisternen ein wenig anders aussehen als bei normalen Sternen. Diese Linien im Lichtspektrum entstehen ja aus der Interaktion von Atomen mit Lichtteilchen und die läuft bei Antiatomen ein klein wenig anders ab. Diese Unterschiede sind aber so gering, dass derzeit keine Chance auf Beobachtung besteht.
Am vielversprechendsten erscheint Dolgov und seinen Kollegen die Untersuchung der Polarisation des Lichts. Lichtwellen können auf unterschiedliche Art und Weise schwingen und bestimmte kernphysikalische Reaktionen erzeugen unterschiedlich schwingendes d.h. unterschiedlich polarisiertes Licht. Und wenn Materie Licht einer bestimmten Polarisation erzeugt, dann liefern die gleichen Reaktionen bei Antimaterie genau die entgegengesetzte Polarisation. Am besten beobachten könnte man das laut Dolgov bei Quarksternen. Dabei handelt es sich um einen Stern, der am Ende seines Lebens keinen Brennstoff mehr hat und kollabiert. Dabei wird die Materie immer stärker zusammengepresst und so weit wir derzeit Bescheid wissen entsteht am Ende so entweder ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch. In einem Neutronenstern sind die Atome maximal zusammengepresst; es gibt keine Atomkerne und Elektronenhüllen mehr sondern nur noch dicht aneinander gepackte Neutronen. Ist der ursprüngliche Stern noch massereicher, dann werden auch diese Neutronen noch weiter zusammengequetscht bis am Ende ein schwarzes Loch entsteht. Wir wissen, dass es Neutronensterne und schwarze Löcher gibt und haben beides schon beobachtet. Aber rein hypothetisch könnte es noch ein Zwischenstadium geben in denen die Neutronen so weit komprimiert werden dass die Quarks aus denen sie bestehen direkt miteinander wechselwirken können. Dann entsteht sogenannte seltsame Materie. Diese Art von Materie ist an sich nicht seltsamer als andere Materie; der Name bezieht sich auf das strange-Quark (eines der sechs fundamentalen Quarks die die Namen “top”, “bottom”, “up”, “down”, “strange” und “charme” tragen). Teilchen die ein strange-Quark enthalten nennt man “strange matter” oder eben auf deutsch “seltsame Materie” beziehungsweise Hyperonen und man kennt einige von ihnen (Lambda-Teilchen, Sigma-Teilchen, etc).
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