Was ist Antimaterie?

Kommentare (35)

1. #1 Bullet

   1. September 2014

   Da fragt man sich doch glatt, wie voll das Universum heute wäre, wenn sich Materie und Antimaterie nicht gegenseitig annihilieren würden. Gibt es eine realistische Methode, das zumindest abzuschätzen?

2. #2 Ralf Bülow

   Berlin

   1. September 2014

   Ich glaube mich zu erinnern, das sog. Tritium-Leuchten mit Antimaterie funktionieren. Es findet darin eine Beta-Zerfall statt, bei dem unter anderem Positronen frei werden, die mit (zufällig herumfliegenden) Elektronen fusionieren & Photonen erzeugen. Diese wiederum bumsen gegen die Innenwand der Leuchte, was zu den gewünschten Lichteffekten führt. Vgl. auch https://de.wikipedia.org/wiki/Tritiumgaslichtquelle

3. #3 Steffen

   Wien

   1. September 2014

   Auf Coursera läuft momentan ein interessanter Kurs namens “From the Big Bang to Dark Energy” von Hitoshi Murayama, der auch dieses Thema behandelt.

   https://www.coursera.org/course/bigbang

4. #4 Alderamin

   1. September 2014

   @Florian

   Antimaterie ist nicht mysteriöser oder “böser” als normale Materie.

   Na ja, in den Mengen, in denen Antimaterie zur Zeit in Beschleunigern erzeugt werden kann, ist sie harmlos, aber hätte man eine makroskopische Menge davon, dann wäre sie das gefährlichste Zeug, das man sich überhaupt vorstellen kann. 1 Gramm davon hätten die Sprengkraft der Hiroshima-Bombe, wenn es nur mit einer entsprechenden Menge normaler Materie in Kontakt käme. Man müsste es im Vakuum in der Schwebe halten, was bei neutralen Atomen kaum möglich wäre (Anti-Eisen könnte man mit Magneten schweben lassen, Anti-Wasserstoff ist paramagnetisch und würde auf starke Magnetfelder reagieren, während ein Plasma aus geladenen Teilchen zwar leicht in elektrischen Feldern zu halten wären, aber viel mehr Raum als ein Festkörper einnähmen). Dagegen ist das Hantieren mit radioaktivem Material ein Kinderspiel. Bisher sind die Erfolge beim Lagern von Antimaterie bescheiden. Ich kann und möchte mir gar nicht vorstellen, dass die Menschheit irgendwann mit größeren Mengen Antimaterie hantiert.

5. #5 Florian Freistetter

   1. September 2014

   @Alderamin: “aber hätte man eine makroskopische Menge davon, dann wäre sie das gefährlichste Zeug, das man sich überhaupt vorstellen kann.”

   Ja – aber das macht die Antimaterie nicht “mysteriös”. Es wird ja – vor allem in schlechter Sci-Fi – immer so getan, als wäre das irgendein geheimnisvolles Wunderdingens. Dass Antimaterie gefährlich sein kann, bestreite ich ja nicht. Das gilt aber auch für Materie…

   @Bullet: Ich denke, das Universum ist so groß, dass es da keinen großen Unterschied machen würde.

6. #6 Mike

   1. September 2014

   Hallo Florian,
   woher weiss man eigentlich, dass entfernte Galaxien nicht aus Antimaterie entstehen?
   Gibt es da einen Messbraren unterschied in den Spektren oder so, dass man das von der Erde aus feststellen kann?
   Oder sagt man das weil es halt sehr unwahscheinlich ist (vielleicht unmöglich), dass sich bei der Entsttehung bzw. Ausdehnung des Universums die Materie und Antimaterie schön seperat in “Haufen” / Galaxien geteilt hat statt einfach zu zerstrahlen, da sie ja vermutlich gut durchmischt war?

7. #7 Florian Freistetter

   1. September 2014

   @Mike: Dazu habe ich hier was geschrieben: https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/10/29/gibt-es-anti-sterne-und-wie-kann-man-sie-finden/

8. #8 A_Steroid

   1. September 2014

   @all – sorry, aber das muss jetzt sein 🙂

   die Aufbewahrung ist doch gar kein Problem – das hat doch schon Dan Brown gezeigt. Das kann man sogar mit einem Hubschrauber über dem Vatikan zünden und es passiert nicht viel…. und was im Film gezeigt wird, das stimmt doch 🙂

9. #9 CM

   1. September 2014

   Na ja, ich finde die CP-Verletzung schon reichlich “mysteriös” – in dem Sinne, dass zwar eine gute Beschreibung des Prozesses vorliegt, aber das Warum schlicht nicht beantwortet ist (oder bin ich da nicht auf dem aktuellen Stand?).

10. #10 app-stein

    1. September 2014

    “Wir” sind ja gerade dabei die grossen ungelösten Fragen der Physik zu lösen. So verstehe ich den Blog mit seinen Kommentarbeiträgen.
    Die “Wmap” zeigt einen neuen Fahrplan, um an dieses Ziel zu gelangen. 5% Materie, 23% Dunkle Materie, 72% Dunkle Energie lassen unser Wissen über das Universum in einem “neuen Licht” erscheinen.
    Materie und Antimaterie wechselwirken mit Dunkler Materie und berufend auf mathematische und physikalische Konstanten im Universum, wechselwirken 5% + 23% von Materie mit 72% Dunkler Energie.
    Materie- & Antimaterieteilchen vernichten sich nicht gegenseitig, sie nehmen nach einer gemeinsamen Wechselwirkung eine andere Form von Energie an und sind immer noch vorhanden, nur in einem anderen Bewegungsraum. Der Begriff “reine Energie” ist in diesem Fall irre führend. Denn selbst “Brane” sind noch keine reine Energie.
    “Was ist Energie eigentlich? Was will sie eigentlich bezwecken?”

11. #11 Mr. MIR

    https://fsmosophica.wordpress.com

    1. September 2014

    Ernst gemeinte Frage: gibt es auch Dunkle Antimaterie? Danke:)

12. #12 Florian Freistetter

    1. September 2014

    @Mr. Mir: Hängt davon ab, aus was die dunkle Materie besteht. Im Prinzip hat jedes Teilchen sein Antiteilchen und das gilt auch für potentiell noch unentdeckte Teilchen der dunklen Materie (aber es gibt natürlich auch neutrale Teilchen, die ihr eigenes Antiteilchen sind).

13. #13 app-stein

    1. September 2014

    Dunkle Materie haben wir entdeckt, ein Teilchen der Dunklen Materie werden wir nicht messen können. Der Begriff “Teilchen” ist durch den Bewegungsraum von Materie (5%) definiert.
    Es ist schwer unsere Begriffe aus der Erfahrung mit Materie (5%) mit anderen (neuen) Bewegungsräumen (23% & 72%) zu verbinden, um den Gesamtprozess von Wandlung von Formen von Energie zu beschreiben. Dies kann nur die Mathematik liefern.
    Auch ernst gemeint: Auch virtuelle Teilchen besitzen für mich ihr zugeordnetes Antiteilchen: ein virtuelles Antiteilchen. Beide besitzen einen gemeinsamen Bewegungsraum, in dem Informationen ausgetauscht werden: dies erfolgt durch Quantenverschränkung . . . ..

14. #14 Nordlicht_70

    1. September 2014

    @ A_Steroid

    …. und was im Film gezeigt wird, das stimmt doch

    Das ist so nicht ganz korrekt. Erst wenn es auch bei YouTube zu sehen ist, ist das der unumstößliche Beweis. 😛

15. #15 Florian Freistetter

    1. September 2014

    Was soll denn ein “Bewegungsraum” sein. Und natürlich kann man die Teilchen entdecken aus denen dunkle Materie besteht ( wenn sie aus noch unbekannten Teilchen bestehen sollte). Für sowas gibt es Beschleuniger.

16. #16 bruno

    1. September 2014

    @FF nur der Lesbarkeit wegen:
    vorletzter Absatz: “sollte das eigentlich zu gleichen Teilchen Materie und Antimaterie gewesen sein.”

    Ich denke “zu gleichen Teilen” ist gemeint.
    lg

17. #17 JaJoHa

    1. September 2014

    @Bullet
    Intressante Frage.
    Angenommen, du “schaltest die Annihilation ab”. Dann erzeugst du Materie und Antimaterie immer noch in gleichen Teilen, denn das läuft über EM und starke WW, die CP erhaltend sind. Aber die meisten erzeugten Teilchen sind instabil und zerfallen zu den stabilen Teilchen. Das machen die etwas unterschiedlich, weil CP unter schwacher Wechselwirkung verletzt ist, aber der Effekt ist klein und am Ende kommst du bei einer 50:50 Mischung aus Materie und Antimaterie an.

    Bis hier hin wird das Universum sich vermutlich ähnlich entwickeln. Die Hintergrundstrahlung sollte schwächer sein, weil die Photonen nicht durch Annihilation erzeugt werden.
    Dann kühlt es aber so weit ab, das sich so was wie Atome bilden kann und nicht sofort wieder zerlegt wird.
    Ab da wird es extrem komisch, weil du ein Gemisch aus schweren Protonen und Antiprotonen hast, die zusammen mit Elektronen und Positronen sowie Neutronen und Antineutronen vorkommen.

    Was das für Folgen hat ist vermutlich extrem merkwürdig. Du kannst in Atomen Protonen, Neutronen, Antineutronen und Antiprotonen gleichzeitig haben. Das erlaubt sehr schwere und elektrisch neutrale Atomkerne, weil du gleichzeitig alle 4 Teilchen in vergleichbaren Mengen da reinpacken kannst. Vorallem wirken die Neutronen und Antineutronen als “Kitt” und du könntest außerdem Ladungen der Protonen mit denen der Antiprotonen abschirmen. Positronium währe etwas ganz normales. Oder du könntest in der Atomhülle Elektronen mit Antiprotonen und Protonen mit Positronen ersetzen, die dann viel näher am Kern sind. Vieleicht sogar so nahe am Kern, das die starke WW die einfängt.
    Ich vermute, Kernfusion würde dadurch auch viel leichter gehen, weil die Kerne positive und negative Ladung tragen können.

    Aber keine Ahnung, wie sowas tatsächlich aussehen würde. Das würde aber ein ganz komisches Universum, das sich auf kleineren Skalen völlig anders verhalten könnte.

    Das ist jetzt sehr viel raten und grobes schätzen, also weiß ich nicht ob die Vermutungen zutreffen würden. Aber auf jeden Fall eine intressante Frage.

18. #18 app-stein

    2. September 2014

    @Florian Freistetter
    > ” … wenn sie (DM) aus noch unbekannten Teilchen bestehen sollte …”
    Sie werden DM niemals in einem Teilchenbeschleuniger messen können. Sie werden in einem Teilchenbeschleuniger nur “Bestandteile” von Materie (5%-Wmap) bewegen können.
    Alle Bewegungen von Materie (5%) (Bewegungsraum) grenzen sich von Bewegungen der DM (23%-Wmap) und Schwarzen Energie (72%-Wmap) ab. Eine Wechselwirkung zwischen diesen drei Bewegungsräumen von Energie muss eine Grenze überwinden.

19. #19 Florian Freistetter

    2. September 2014

    @app-stein: Ich hab nicht die geringste Ahnung, wovon du redest… Vermutlich handelt es sich um deine Privattheorie? Darauf deuten jeweils erfundene Wörter wie “Bewegungsraum” hin. Ich spar mir dann jedenfalls die weitere Diskussion.

20. #20 hrdlak

    2. September 2014

    Moin.
    Was passiert eigentlich mit den Neutronen bei der Annihilation von Materie und Antimaterie? Bleiben sie über? Und falls ja, in welcher Form?

21. #21 haarigertroll

    2. September 2014

    @hrdlak:
    Auch elektrisch (nach außen) neutrale Teilchen wie das Neutron oder auch das Neutrino haben Antiteilchen: https://de.wikipedia.org/wiki/Antineutron

22. #22 Alderamin

    2. September 2014

    @hrdlak

    Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Annihilation#Proton-antiproton_annihilation. Da bleiben zuerst Mesonen (Teilchen aus zwei Quarks) übrig, die dann ggf. weiter zerfallen können. Früher galt mal (Standardmodell), dass die Baryonenzahl (aus Quarks bestehende Teilchen sind Baryonen) eine Erhaltungsgröße ist, aber das kann nicht stimmen, weil sonst nie Materie aus der Strahlung des Urknalls entstanden wäre.

23. #23 Florian Freistetter

    2. September 2014

    @hrdlak: “Was passiert eigentlich mit den Neutronen bei der Annihilation von Materie und Antimaterie? Bleiben sie über? Und falls ja, in welcher Form?”

    Wie schon gesagt: Auch Neutronen annihilieren. Neutronen bestehen aus Quarks; Antineutronen bestehen aus Antiquarks.

24. #24 Christoph

    2. September 2014

    @Bullet, @Florian, @JaJoHa:

    Zumindest gilt in jedem Falle der Energieerhaltungssatz – die Gesamtmenge der Energie wäre wohl die Gleiche.

    Daneben beginnt man gerade erst Anti-Atome (vor allem natürlich Antiwasserstoff – bei ALPHA am CERN zum Beispiel) zu untersuchen. Beispielsweise die Wirkung der Gravitation auf Antimaterie (https://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n4/full/ncomms2787.html)

    @Steffen:
    Ja, den Coursera-Kurs kann ich sehr empfehlen. Generell auch viele populärwissenschaftliche Vorträge von Hitoshi Murayama. In dem Kurs ist vor allem viel wirklich beeindruckendes Bildmaterial und teilweise auch Animationen. Mir war z.B. nicht bewusst, dass man mit dem SK ein echte Neutrino-Bild der Sonne gemacht hat (https://apod.nasa.gov/apod/ap980605.html)

25. #25 app-stein

    2. September 2014

    @Florian Freistetter
    Ich kann deine Vermutung einer Privattheorie nicht bestätigen. Ich denke eher in die Richtung:
    “Unter dem Titel “Zeit und Erfahrung” demonstriert Greene nun, dass auch die Zeit nicht wirklich dass zu sein scheint, wofür wir sie halten.” Zitat aus
    https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/05/18/die-wirklichkeit-als-eisblock-der-gefrorene-fluss-der-zeit/

    Ich freue mich auf die Blogbeiträge aus deinem Schreibwettbewerb. Warum ich doch nicht teilnehme, habe ich in meiner trolligen Art im Kommentar #34 begründet.
    Ich teile die Suche nach neuem Wissen gerne mit anderen und finde deinen und den Drachenblog von Martin B. einfach toll . . . ..

26. #26 Kallewirsch

    2. September 2014

    Ich kann deine Vermutung einer Privattheorie nicht bestätigen.

    Dann solltest du allgemein übliche Begriffe benutzen. Der Begriff “Bewegungsraum” ergibt wohl für die meisten von uns im Satz “Der Begriff ‘Teilchen’ ist durch den Bewegungsraum von Materie (5%) definiert.” keinen Sinn. Anstelle “Bewegungsraum” muss hier ein anderes Wort stehen. Die Frage ist nur: welches?

    Oder hast du eine andere Sprache als Deutsch zur Muttersprache? In dem Fall: Schreib in deiner Muttersprache. Die Übersetzung hat nämlich den Sinn des Satzes komplett entstellt. Welches Wort auch immer du im Original verwenden würdest, der Begriff “Bewegungsraum” trifft es nicht einmal annähernd.

27. #27 Florian Freistetter

    2. September 2014

    @App-Stein: “Ich kann deine Vermutung einer Privattheorie nicht bestätigen. “

    Sieht allerdings exakt so aus: https://www.organical-matters.org/de/Quanten-Fluss-Theorie/Gravitation-Higgs-Feld-Dichte_de.php

28. #28 app-stein

    2. September 2014

    @Florian Freistetter
    > “Sieht allerdings exakt so aus:” ??? Der Link ist interessant zu lesen, nur ich bin nicht aus Hamburg: ich bin der hier – https://www.facebook.com/erik.ihle . . . ..
    Ich bin kein Kritiker oder Verneiner der SRT oder ART . . . ..
    Ich sehe eine Vereinheitlichungstheorie in der Eulerschen Identität . . . .. das ist natürliche “meine”, “eigene” Theorie.
    Eine Vereinheitlichung wird natürlich von einer Person oder Gruppe erarbeitet werden, welche dann einer öffentlichen Diskussion stand halten muss.
    Also, ich kann deine Vermutung nicht bestätigen . . . ..

    PS: Zum “Bewegungsraum” schreibe ich gleich noch was . . . ..

29. #29 PDP10

    2. September 2014

    Hmmm …. ob er “Phasenraum” meint? Das würde zumindest einigen der Sätze oben ein bischen Sinn verleihen …

    Dem hier:

    “Ich sehe eine Vereinheitlichungstheorie in der Eulerschen Identität . . “

    … allerdings nicht.

    Die Eulersche Identität resultiert aus der Darstellung der komplexen Zahlen auf dem Einheitskreis.
    Sie hat eine gewisse Schönheit – aber nix mit Physik zu tun.

30. #30 Florian Freistetter

    2. September 2014

    @app-stein: “Zum “Bewegungsraum” schreibe ich gleich noch was . . . .”

    Muss nicht sein. Das ist hier offtopic. Und wenns trotzdem sein muss, dann hier: https://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/08/10/verschwoerungsgeplauder-xii-zelebration-der-staatsmacht/

31. #31 JaJoHa

    2. September 2014

    @PDP10
    Du meinst ? Ich sag nur zwei Worte: Harmonischer Oszillator.

32. #32 PDP10

    2. September 2014

    @JaJoHa:

    Das ist die Eulersche Formel und ich könnte mir vorstellen, dass du recht hast mit dem worauf er vermutlich hinaus will …

    Allerdings spricht Appi da oben von der Eulerschen Identität. Die ergibt sich daraus für phi = pi als das allseits beliebte e**(i*pi) +1= 0 .

    Das ist schon schön, weil da gleich 3 mathematische Konstanten drin vorkommen (eigentlich sogar fünf, wen man die Identität und das Nullelement mit dazu zählt) …. was das mit Physik zu tun hat erschliesst sich mir allerdings nicht 🙂

33. #33 jw

    20. April 2015

    Die Antimaterie existiert sehr wohl!

    FF: „Unsere Welt ist voll von Materie; von Antimaterie ist kaum etwas zu sehen.“
    Tatsächlich existiert im Universum ebenso viel Materie wie Antimaterie.

    FF: „Als aus der Energie des Urknalls die Materie entstand, sollte das zu gleichen Teilen Materie und Antimaterie gewesen sein. Beide Teilchengruppen hätten sich im Laufe der Zeit gegenseitig vernichtet und am Ende sollte nur reine Energie übrig geblieben sein.“
    Richtig ist, dass mit dem Urknall aus Strahlungsenergie gleich viel Materie und Antimaterie entstanden ist. Bedingt richtig ist, dass sich sämtliche Materie und Antimaterie wieder auslöschen hätten sollen.

    FF: „Vielleicht wurde beim Urknall doch nicht gleich viel Materie und Antimaterie erzeugt, sondern ein bisschen mehr Materie.“
    Die Theorie, dass alle 1 Milliarden Mal ein Materieteilchen mehr entstanden ist als Antimaterieteilchen, ist falsch.

    Nach dem Urknall passierte Folgendes:
    Aus Strahlungsenergie entstanden gleich viele Materie- und Antimaterieteilchen (e-, e+, …). Diese Teilchen hätten sich gegenseitig annihilieren können, was zum Teil geschah. Aber sie hatten sich auch zu größeren ‘Strukturen’ vereinigt. Auf diesem Weg zu größeren ‘Strukturen’ bildeten sich schließlich zahllose Protonen (und Neutronen), die den Großteil an Antimaterie in eigenständigen Verbindungen in sich trugen. Allerdings bildeten sich auch zahllose Antiprotonen (und Antineutronen), die ihrerseits den Großteil an subatomaren Materieteilchen in sich trugen. Deshalb löschten sich unzählige Protonen (und Neutronen*) mit ihren Antiteilchen aus. Weil sich jedoch mehr Protonen statt Antiprotonen entwickelt hatten, überstand der Überschuss an Protonen das Gemetzel. Heute werden die Protonen, Neutronen bzw. Atome als ‘Materiewelt’ gesehen, obwohl die Antimaterie in untergeordneten Verbindungen in ihnen steckt. Hätten sich nach dem Urknall zufällig gleich viele Protonen und Antiprotonen gebildet, wäre wirklich alles wieder in Strahlungsenergie übergegangen.

    *Freie Neutronen (bzw. freie Antineutronen) existieren nur rund 886 Sekunden, bevor sie in Protonen, … (bzw. Antiprotonen, …) zerfallen!

34. #34 Florian Freistetter

    20. April 2015

    @jw: Das alles hast du schon anderswo geschrieben. Wenn du deine Privattheorie publizieren willst, dann mach das bitte in einer Fachzeitschrift und nicht überall in meinem Blog. Danke.

35. #35 bruno

    18. August 2015

    @jw
    ach, ich hatte letzten Dienstag um 21:13h ein freigewordenes Antiproton bei mir zu Besuch für 912 Sekunden. Wir sind nicht warm miteinander geworden. Sie ging dann einfach wieder. Ob sie dabei zerfiel, weiss ich nicht.
    Ich glaube, das widerlegt deine Theorie!
    (sorry, bin hier gerade nochmal reingestolpert, weil mich jmd. was wg. Antimaterie frug.)
    ;)lg