Antiwasserstoff | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Antiwasserstoff

P_E_T_E_R

Mitglied
Im Unterschied zu gewöhnlichen Wasserstoffatomen besteht Antiwasserstoff nicht aus Protonen und Elektronen, sondern deren Antiteilchen, also Antiprotonen und Positronen. Während Antiprotonen und Positronen schon lange in Beschleunigern zur Teilchenforschung eingesetzt werden, ist die Erzeugung von Antiwasserstoff schwierig und erst 1995 überhaupt mit wenigen Atomen gelungen. Seitdem versucht man, größere Mengen davon für Experimente zu produzieren. Es ist klar, dass der Umgang mit Antimaterie in einem Labor aus Materie nicht ganz einach ist und besondere Anstrengungen erfordert.

Insbesondere ist es essentiell, die Bewegungsenergie der Teilchen drastisch zu reduzieren, so dass man sie in einer magnetischen Falle einfangen und lange genug halten kann. Man erwartet zwar, dass sich Antiwasserstoff völlig symmetrisch zu Wasserstoff verhält, also insbesondere die selben Spektrallinien hat und auch das gleiche Verhalten unter der Wirkung der Schwerkraft zeigt. Letzteres hofft man nun am CERN in wenigen Jahren untersuchen zu können. Dazu ist es allerdings erforderlich, eine größere Anzahl von Antiwasserstoffatomen nicht nur einzufangen, sondern den Formierungsprozess auch zeitlich zu markieren.

Pulsed production of antihydrogen

We show in this paper the experimental results about production of antihydrogen in a pulsed mode in which the distribution of the time when antihydrogen are produced, with respect to a known reference time that triggers the formation process, features a full-width at half-maximum (FWHM) of 80 ns with 90% of the antihydrogen formed within 250 ns. This experimental determination of the antihydrogen production time is three orders of magnitude more accurate than previously attained.

AEgIS on track to test freefall of antimatter


aegisontrack.jpg

The AEgIS experiment is built around two powerful superconducting solenoids. Credit: CERN
 
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Reaktion: hhh

Kerste

Mitarbeiter
Grundlagenforschung. Man weiß nie, wann man's mal brauchen kann. Und vielleicht finden wir auch noch raus, warum es (nur unserem Eck vom Universum) Materie statt Antimaterie gibt. Oder ob man es nachweisen kann - daher der erwähnte Wunsch, die Spektrallinien zu untersuchen.

Eigentlich eine spannende Sache.

Beste Grüße,
Alex
 

Nebelhorn

Mitglied
Man kann mit dem Experiment testen, ob sich Antiteilchen wie theoretisch vorhergesagt verhalten. Tun sie das nicht, ist es ein Hinweis für neue Physik.
 

AstroPZ

Mitglied
Sehr wichtig ist das gravitative Verhalten von Anti-Materie. Man hat das meines Wissens bisher nicht wirklich gemessen.
In einem Beschleuniger macht man ja "nur" Streu- oder Kollisions-Experimente mit hohen Energien und dabei spielt die Erdanziehung keine Rolle, da zu schwach.

Theoretisch könnte sich also Anti-Materie gravitativ völlig anders verhalten.

Gruß
Peter
 

Nebelhorn

Mitglied
Mit dem Proton-Decelerator stellt man kalte Antiprotonen her, aus denen man Antiwasserstoff baut. Vermutlich dürfte es schwierig sein, die Gravitationsbeschleunigung von Antiwasserstoff zu messen, weil es schon nicht so einfach ist, die Atome überhaupt in der Falle zu halten.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Gravitational interaction of antimatter

The gravitational interaction of antimatter with matter or antimatter has not been conclusively observed by physicists. While the consensus among physicists is that gravity will attract both matter and antimatter at the same rate that matter attracts matter, there is a strong desire to confirm this experimentally ...

Es hat sich ja schon mehrfach gezeigt, dass theoretische Vorstellungen falsch waren, mit weitreichenden Konsequenzen für unser physikalisches Weltbild.

Siehe z.B.

Michelson-Morley experiment

Wu experiment

CP violation
 

Sagittarius_A*

Mitglied
Hallo,

Angenommen man findet heraus, dass sich Antimaterie gravitativ ähnlich verhält wie Materie aber mit Antiphotonen statt Photonen interagiert.
Könnte es doch sein, dass die so herbeigesehnte Dunkle Materie in Wirklichkeit Antimaterie ist?
Und Antiphotonen, etc. beschreiben dann Dunkle Energie?

Weiß jetzt nicht wie der aktuelle Forschungsstand ist und bin auch kein Teilchenphysiker aber finde diese Überlegung spannend.

Gruß,
Florian
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Antiphotonen und Photonen sind keine verschiedenen, sondern die selben Teilchen mit identischen Quantenzahlen (Ladung, Masse, Leptonenzahl, Baryonenzahl, Flavor sind allesamt null). Darum kann ein Photon mit hinreichend großer Energie in ein e-e+ Elektron/Positron-Paar mit entgegengesetzten Ladungen und Leptonenzahlen materialisieren.

Insofern ist das Photon also sein eigenes Antiteilchen. Ähnliche Beispiele wären das neutrale Pi-Meson und das Z_0 Eichboson, oder auch die hypothetischen WIMPs.

Photonen gibt es zwar in verschiedenen Polarisationszuständen, aber das ist eine andere Qualität.
 
Zuletzt bearbeitet:

Sagittarius_A*

Mitglied
Hallo Peter,

Bedeutet das dann, dass ich theoretisch - sollte es irgendwann gelingen - 1 Gramm Antimaterie eines Elements mit meinem Auge sehen kann?
Soweit ich weiß kann man bisher ja nur den Blitz der Annihilation erkennen.

Gruß
Florian
 

AstroPZ

Mitglied
Hi Florian,

du meinst wahrscheinlich den anderen Peter. ;)

Im Gegensatz zur gravitativen Wechselwirkung von Anti-Materie hat man die Wechselwirkung mit Photonen (Sehen) schon sehr gut untersucht.
Und da verhält sich Anti-Materie meines Wissens nicht anders wie Materie.
Also würdest du Anti-Materie ganz normal sehen.
Aber man darf nicht zu nah herangehen. ;)

Gruß
Peter
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Wenn du den hier diskutierten Antiwasserstoff meinst, so ist man noch sehr weit davon entfernt. Man konnte bislang gerade mal ein paar hundert Atome davon in einer magnetischen Falle einschließen.

Wenn du Antiprotonen oder Positronen meinst, wie man sie in Beschleunigern und Speicherringen hat, so reden wir immerhin von hunderten von Milliarden Partikeln, die da umlaufen. Gleichwohl ist auch das noch weit entfernt von 1 Gramm ...
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Was wäre denn wenn ich ein einziges Anti-Materie Teilchen berühren würde? Finger weg? Ich weg? Gebäude weg?
Nein, da passiert praktisch gar nichts! Wenn ein Antiwasserstoffatom annihiliert, sich also mit einem normalen Wasserstoffatom in Strahlungsenergie umwandelt, wird nach E = mc² gerade mal die Ruhenergie von zwei Wasserstoffatomen freigesetzt, und das wären dann 3 x 10^-10 Joule. Das merkst du gar nicht!
 

Sagittarius_A*

Mitglied
Ich meinte chemische Elemente.
Zum Beispiel Antigold (weils cool klingt).
Ein Atom würde dann ja aus 79 Antiprotonen und 79 Positronen bestehen.
Würde davon 1 Gramm gleich aussehen wie 1 Gramm Gold?
Irgendwie schwer vorstellbar.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
Ich meinte chemische Elemente.
Zum Beispiel Antigold (weils cool klingt).
Ein Atom würde dann ja aus 79 Antiprotonen und 79 Positronen bestehen.
Würde davon 1 Gramm gleich aussehen wie 1 Gramm Gold?
Irgendwie schwer vorstellbar.
In der Tat schwer vorstellbar. Das müsste ja dann wohl von einem Goldschmidt aus Antimaterie bearbeitet werden ...

Mit der oben genannten Technik zum Einfang und Speichern von Antiwasserstoff kann man nur eine sehr geringe Zahl von Atomen bewältigen.
 

Amenhotep

Mitglied
Was wäre denn wenn ich ein einziges Anti-Materie Teilchen berühren würde? Finger weg? Ich weg? Gebäude weg?
Hallo,

kann man ausrechnen: Gemäß Einstein ist W = 1/2 m c^2.

M wäre hier mit 2 Protonen anzusetzen. Also 2 * 1,67 * 10^(-27) kg. Eingesetzt kommt man auf eine Leistung von 150 * 10^(-12) W = 150 pW. Das ist sehr, _sehr_ wenig. Da passiert nichts.

Was anderes wäre es, wenn Du das genannte Gramm anfassen würdest. Eingesetzt komme ich auf 89.9 *10^(12) W. Den "Bums" würde man merken - nicht nur im Gebäude, sondern im ganzen Stadtviertel.

Gruß
Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:

hhh

Mitglied
Ich meinte chemische Elemente.
Zum Beispiel Antigold (weils cool klingt).
Ein Atom würde dann ja aus 79 Antiprotonen und 79 Positronen bestehen.
Würde davon 1 Gramm gleich aussehen wie 1 Gramm Gold?
Irgendwie schwer vorstellbar.
Das würde dann tatsächlich so aussehen (nach gängiger physikalischer Theorie). Aber dein Anti-Goldnugget müsste eben gut isoliert im "perfekten" Vakuum schweben. Sonst macht es Bums. Praktisch wird man es wohl in absehbarer Zeit nicht beobachten können.
 

Miquel Prado

Mitglied
Wenn das "Ich" aber nur eine Illusion ist (was viele (eigentlich alle) Erleuchtete behaupten) welchen Sinn macht es dann diesen Fragen nachzugehen?
Wäre dann ja reine Zeitverschwendung..
 

Nebelhorn

Mitglied
w
Was wäre denn wenn ich ein einziges Anti-Materie Teilchen berühren würde? Finger weg? Ich weg? Gebäude weg?
Hallo,

wenn man beispielsweise eine Positonen-Emissions-Tomographie, bei der es sich um ein bildgebendes Verfahren in der Medizin handelt, von sich machen lassen muss, dann kommt man ganz direkt in Kontakt mit Antiteilchen, nämlich den Positronen, deren Annihilation mit Elektronen im Körper gemessen wird.

Viele Grüße Jörg
 

Sagittarius_A*

Mitglied
Nicht zu vergessen wären da übrigens noch 118 Antineutronen - das wäre also schon deswegen sehr utopisch.

Blöd gefragt, warum kann ich denn mein Antigold nicht mit herkömmlichen Neutronen schmieden?
Die Ladungen sind ja gleich.
Die starke Kraft zwischen den Quarks sollte als stärkste Grundkraft auch stark genug sein, sodass sich die Quarks der Neutronen nicht lösen und mit den Antiquarks der Antiprotonen annihilieren.
 

AstroPZ

Mitglied
Hi @Sagittarius_A* ,

Interessante Frage.
Aber ist das nicht so, dass im Atomkern nur ein Gleichgewicht aus Protonen und Neutronen vorherrscht und sie laufend in die jeweils andere Sorte zerfallen/kombinieren?
Dann würde es "Bumm" machen. ;)

Gruß
Peter
 

Nebelhorn

Mitglied
Naja, das Neutron besteht nicht nur aus Valenzquarks sondern auch aus einem See von Quarks, in dem sich auch Antiquarks befinden.
 

P_E_T_E_R

Mitglied
das Neutron besteht nicht nur aus Valenzquarks sondern auch aus einem See von Quarks, in dem sich auch Antiquarks befinden
Richtig, außerdem gibt's da noch einen ganzen Zoo von anderen virtuellen Teilchen. Was aber nur auf sehr kurzen Distanzen und Zeitskalen innerhalb der Nukleonen z.B. bei Streuvorgängen manifest wird. Solange ein Neutron in einem stabilen Atomkern aber in Ruhe gelassen wird, bleibt es ein Neutron und entsprechendes gilt auch für ein Antineutron. Sonst gäbe es ja keine stabilen Atomkerne. Aber versuche nicht, Kerne aus Materie und Antimaterie zu fusionieren, das fliegt dir um die Ohren!
 
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