Was ist Antimaterie?

Antimaterie ist das Gegenteil von normaler Materie. Genauer gesagt, haben die subatomaren Teilchen der Antimaterie Eigenschaften gegenüber denen der normale Materie. Die elektrische Ladung dieser Teilchen wird rückgängig gemacht. Antimaterie entstand zusammen mit der Frage nach dem Urknall, aber Antimaterie ist selten im heutigen Universum, und Wissenschaftler sind nicht sicher, warum.

Um Antimaterie besser zu verstehen, muss man mehr wissen über die Materie. Materie besteht aus Atomen, die die Grundeinheiten der chemischen Elementen wie Wasserstoff, Helium und Sauerstoff sind. Jedes Element hat eine bestimmte Anzahl von Atomen: Wasserstoff hat ein Atom; Helium hat zwei Atome; und so weiter.

Das Universum eines Atoms ist komplex, da es voll von exotischen Teilchen mit Eigenschaften von Spin und "Geschmack", die Physiker gerade erst Anfang ist zu verstehen sind. Atome haben jedoch aus Sicht des einfachen Partikel, die als Elektronen, Protonen und Neutronen in ihnen bekannt sind.

Antiteilchen

Im Herzen eines Atoms, genannt den Kern sind Protonen (die eine positive elektrische Ladung) und Neutronen (die eine neutrale Ladung besitzen). Elektronen, die in der Regel eine negative Ladung, besetzen Bahnen um den Atomkern. Die Bahnen können ändern, je nachdem, wie "aufgeregt" die Elektronen sind (d. h. wie viel Energie sie haben.)

Im Falle von Antimaterie ist die elektrische Ladung relativ egal, laut NASA umgekehrt. Anti-Elektronen (so genannte Positronen) Verhalten sich wie Elektronen, sondern haben eine positive Ladung. Antiprotonen, werden wie der Name schon sagt, Protonen mit einer negativen Ladung.

Diese Antimaterie-Teilchen (sogenannte "Antiteilchen") wurden generiert und studierte an der riesigen Teilchenbeschleunigern wie dem Large Hadron Collider von CERN (Europäische Organisation für Kernforschung), NASA erklärte betrieben.

"Antimaterie ist keine Antigravitation," NASA hinzugefügt. "Obwohl es nicht experimentell bestätigt wurde, prognostiziert bestehenden Theorie, dass Antimaterie auf Schwerkraft gleich verhält wie normaler Materie."

Wo ist es?

Antimaterie-Teilchen entstehen in ultra High-Speed-Kollisionen. In den ersten Momenten nach dem Urknall existierte nur Energie. Wie das Universum abgekühlt und erweitert, Teilchen der Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden. Warum Frage kam, zu beherrschen, ist eine Frage, die Wissenschaftler noch nicht entdecken.

Eine Theorie besagt, dass mehr normaler Materie als Antimaterie am Anfang erstellt wurde, so dass auch nach der gegenseitigen Vernichtung gab es genug normale Materie Form Sterne, Galaxien und uns überlassen.

Vorhersage und Nobelpreisträger

Antimaterie wurde zuerst im Jahre 1928 durch englische Physiker Paul Dirac vorhergesagt, die Zeitschrift New Scientist genannt "die größte britische Theoretiker seit Sir Isaac Newton."

Dirac zusammen Einsteins Spezielle Relativitätstheorie Gleichung (was sagt Licht ist das schnellste bewegen, was im Universum) und Quantenmechanik (die beschreibt, was passiert in einem Atom), laut der Zeitschrift. Er entdeckte die Gleichung für Elektronen mit negativer Ladung oder mit positiven Ladungen gearbeitet.

Während Dirac zunächst war zögerlich über seine Erkenntnisse zu teilen, er umarmte sie und sagte, dass jedes Teilchen im Universum ein Spiegelbild. US-amerikanischer Physiker Carl D. Anderson Positronen in 1932 entdeckt. Dirac erhielt einen Nobelpreis in der Physik im Jahre 1933, und Anderson erhielt den Preis im Jahr 1936.

Antimaterie Raumschiff?

Wenn Antimaterie-Teilchen mit Materie interagieren, sie gegenseitig zu vernichten und Energie produzieren. Dies führte Ingenieure zu spekulieren, dass Antimaterie betriebenen Raumsonde eine effiziente Möglichkeit, das Universum zu erforschen sein könnte.

NASA warnt, es gibt einen riesiger Haken mit dieser Idee: es dauert ungefähr $ 100 Milliarden Milligramm von Antimaterie zu erstellen. Während Forschung viel weniger Antimaterie auskommen kann, ist dies das Minimum, das für die Anwendung benötigt werden.

"Um rentabel zu sein, diesen Preis müsste etwa um den Faktor 10.000 vorbeikommen," schrieb die Agentur. Energieerzeugung schafft eine andere Kopfschmerzen: "Es kostet weit mehr Energie um Antimaterie als die Energie zu erstellen, wieder an einer Antimaterie-Reaktion man könnte."

Aber das hat nicht aufgehört, NASA und andere Gruppen von der Arbeit, die Technik zu verbessern, Antimaterie Raumschiff möglich zu machen. Im Jahr 2012 sagte ein Vertreter aus der Gruppe der Tauri Space.com, dass es möglich ist, dass Antimaterie ca. 40-60 Jahre in der Zukunft verwendet werden könnten.

NASA erstellt einen Bericht von 2010 (mit Hilfe von Tauri-Gruppe und andere) namens "Technik Grenzen: Durchbruch-Funktionen für Weltraumforschung," die detailliert, wie ein Raumschiff, das Fusion funktionieren könnte.

Der Entwurf fordert Pellets von Deuterium und Tritium (schwerer Wasserstoff-Isotope mit ein oder zwei Neutronen in ihren Kernen, im Gegensatz zu gemeinsamen Wasserstoff, die keine Neutronen hat). Ein Antiproton Strahl würde dann im Füllgranulat gebeamt werden, die gegen eine Schicht von Uran eingebettet in bash würde.

Nachdem die Antiprotonen das Uran Streik, beide zerstört werden würde und erstellen Spaltprodukte, die eine Fusionsreaktion wecken würde. Richtig gerichtet, könnte dies ein Raumschiff bewegen machen.

Weiterführende Literatur:

• NASA: Status von Antimaterie-Warp-Antrieb, wann?
• Wissenschaftlicher Amerikaner: Was ist Antimaterie?
• CERN: Antimaterie