Referat - Antimaterie

Die Antimaterie ist nichts geheimnisvolles.
Genauer gesagt, sie war einmal etwas geheimnisvolles, allerdings nur fuer 4 oder 5 Jahren.
Nachdem Einstein seine Relativitaetstheorie
aufgestellt und die Quantenphysiker die Quantenmechanik aufgestellt hatten, gab es
Versuche, diese beide Theorien, die eine im Bereich des Makrokosmos gut bewaehrt und das
andere im Bereich des Mikrokosmos, zu vereinigen. Der erste Erfolg gelang Paul Dirac.
Dirac ist ein englischer Physiker und ein
unglaublich brillianter Mathematiker. Dirac vollendete 1928 eine Theorie, die die
Quantenphysik und die spezielle Relativitaetstheorie zusammenbindet und die bis heute ihre
Gueltigkeit bewahrt (trotz viele Entdeckungen, die erst danach kamen). Dirac bemerkte in
seine neue Theorie, dass es Loesungen gibt, die auf dem ersten Blick physikalisch nicht
sinnvoll erscheinen.
Um diese Sachverhalt zu verdeutlichen, lassen
wir mal mit einer ganz einfachen Aufgabe einen Vergleich machen: Eine quadratische
Gelaender hat eine Flaeche von 4 km^2, wie gross ist die Seitelaenge? 2km sagt der
Schueler. Naja, der peinlich genauer Mathematiker wuerde sagen plusminus 2km. Aber
offensichtlich gibt es fuer die -2km keinen physikalischen Sinn, also nimmt man die +2km
als Loesung.
So aehnlich war nun auch Dirac ergangen. Nun
war Dirac ein jener Menschen, die der Mathematik sehr vertrauen. Wenn die Mathematik schon
so eine Loesung liefert, dann muss sie in der Natur auch einen Sinn haben, sagte er sich.
Und so sah er, dass man diese Loesung als eine Art Anti-Materie betrachten kann.
Diese Anti-Materie haben mit der Materie fast
alles gemeinsam, die Masse, die Energie, das Verhalten, die Ladungsmenge, nur nicht die
Ladungsvorzeichen. Ein Stueck Anti-Materie, die etwa ein Elektron entspricht, wuerde als
nicht etwa eine Minuselementarladung besitzen, sondern eine Pluselementarladung.
Nun hat bis 1928 noch keiner ein Antimaterie
gesehen, so sahen viele Physiker auch diese Spekulation von Dirac sehr skeptisch
gegenueber. Schliesslich sind die Physiker ja keine Mathematiker und fuer sie existieren
genau das, was auch tatsaechlich in der Natur nachgewiesen werden kann.
So verging 4 Jahre und am 2.August 1932
machte ein Amerikaner namens Carl Anderson auf dem Sternwarter von Mount Wilson eine
Entdeckung, die besagt, dass Diracs Spekulation richtig ist.
Was hat dieser Anderson gemacht? Dieser
Anderson hat die Hoehenstrahlung untersucht. Damals gab es noch keine
Teilchenbeschleuniger, und die Physiker wussten auch noch nicht, wie man so richtig
hochenergetische Teilchen erzeugen kann. Aber damals wusste man schon von Hoehenstrahlung,
die wurde naemlich noch frueher durch Hoehenbaloons mit entsprechenden Geraeten an Board
entdeckt. Nun sagten die Physiker, na gut, wenn wir noch keine Teilchenbeschleuniger zu
bauen wissen, koennen wir doch die Natur bedienen. Also nimmt man die Teilchen zur
Untersuchung, die von der Hoehenstrahlung kommen.
Da man nie so richtig weisst, wann denn ein
Teilchen ankommt, und das Warten darauf zu langweilig ist, ueberlaesst der faule Mensch
das Warten ein Photoapparat. Bei Anderson wurde ein Nebelkammer benutzt, der von
Bleiplatten durchtrennt sind, und daneben ein Kamara. Parallel zum Kamara ist noch ein
magnetisches Feld geschaltet. Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen durch dieses
magnetisches Feld fliegt, dann macht seine Bahn eine Kruemung. Diese Kruemung haengt von
zwei Groessen ab: die Masse des Teilchens (genauer gesagt, das Verhaeltnis Masse/Ladung,
da allerdings die Hoehenstrahlung nur Teilchen mit 1 Elementarladung aufweisen, gibt diese
indirekt den Hinweis auf Masse hin) und die Geschwindigkeit des Teilchens. Die Richtung,
nach welche Seite die Spur gekruemt ist, haengt von dem Vorzeichen der Ladung ab (aber das
musst Du eigentlich schon in der Schule gehabt haben, von wegen Rechthand-Regel und so).
An jenem besagten August-Tag nun registrierte
das Kamera von Anderson eine Spur, die ausserordentlich seltsam ist. Von der Richtung der
Kruemung sah man, dass es eine positive Ladung war. Da man damals ausser Elektronen nur
Protonen kennt, wuerde man daraus schliessen, dass das ein Proton gewesen sein musste.
Allerdings durchdringt die Spur eine Bleiplatte. Das muss bedeuten, dass das Teilchen eine
sehr hohe Geschwindigkeit gehabt haben musste. Wenn das ein Proton waere und wenn seine
Geschwindigkeit so gross waere, wuerde er aber ein viel groesseres Kruemungsradius haben
als die auf der Platte. Folglich: das Teilchen, das diese Spur verursacht hatte, hat eine
viel kleinere Masse.
Das ist doch was aeusserst merkwuerdiges,
...


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