Teilchenphysik: Antimaterie und Materie sind symmetrisch

astronews.com Redaktion

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Hat Antimaterie, abgesehen von der gegensätzlichen Ladung, tatsächlich die genau gleichen Eigenschaften wie ihr materielles Gegenstück? Nach den aktuellen Theorien der Teilchenphysiker sollte das so sein. Mit großem Aufwand bemühen sich Wissenschaftler auch um einen experimentellen Nachweis. Dabei sind sie jetzt einen wichtigen Schritt vorangekommen. (28. Juli 2011)

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TomS

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Die Eigenschaften sind nicht 100% identisch. Die schwache Wechselwirkung beinhaltet eine Verletzung der CP-Symmetrie, was sich in einigen Fällen in (winzigen) Unterschieden zwischen Teilchen und Antiteilchen äußert.

http://en.wikipedia.org/wiki/CP_violation
http://en.wikipedia.org/wiki/Kaon

Tatsächlich beobachtet man im Universum ja eine deutliche Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie (die es eben nicht in makroskopischen Ansammlungen gibt)

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EDIT: bzgl. der Masse (wie hier diskutiert) sind aber Materie und Antimaterie auch im Rahmen der schwachen Wechselwirkung identisch.
 
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Herbert

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irre

Also ich finde es absolut magisch und sciencefictionmäßig, dass die Atome mit Antiprotonen herstellen und die dann auch noch spektroskopisch untersuchen. Hätte nicht gedacht, dass wir schon so weit sind.
 

Bernhard

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Die Eigenschaften sind nicht 100% identisch.
Hallo Tom,

ich persönlich würde da lieber zwischen Entstehungsprozess und Langzeitverhalten der Materie unterscheiden wollen. Beide Prozesse könnten ja durchaus unterschiedlichen Gesetzmäßigkeiten und Symmetrien unterworfen sein.
Gruß
 

TomS

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Hallo Tom,

ich persönlich würde da lieber zwischen Entstehungsprozess und Langzeitverhalten der Materie unterscheiden wollen. Beide Prozesse könnten ja durchaus unterschiedlichen Gesetzmäßigkeiten und Symmetrien unterworfen sein.
Gruß
Richtig, das sollte man noch klarstellen.

Es geht bei der von mir geschilderten Asymmetrie ausschließlich um spezielle Prozesse der schwachen Wechselwirkung. Allerdings stellt man letztlich fest, dass Entstehung und "Langzeitverhalten" doch miteinander zu tun haben, denn der schwache Zerfall würde ja zeitgespiegelt einem schwachen Entstehungsprozess entsprechen (den man nur nicht so beobachtet, weil er experimentell nicht darstelbar ist). Wenn nun aber die CP-Symmetrie verletzt ist, die CPT-Symmetrie aber nicht (und davon geht man aus), dann folgt daraus notwendigerweise, dass in diesen Fällen auch die T-Symmetrie verletzt sein muss, d.h. also dass man zwischen den beiden Prozessen vorwärts und rückwärts in der Zeit prinzipiell experimentell unterscheiden könnte. Man könnte also den zeitgespiegelten Zerfall von der Entstehung (gemäß genau dieser einen Reaktion) unterscheiden.
 

Bernhard

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Man könnte also den zeitgespiegelten Zerfall von der Entstehung (gemäß genau dieser einen Reaktion) unterscheiden.
im Antimaterie-Artikel (Wikipedia) findet sich dazu auch noch der folgende Abschnitt:
Der Grund für dieses Ungleichgewicht ist eines der großen Rätsel der Elementarteilchenphysik und Kosmologie; es wird vermutet, dass erst vereinheitlichende Theorien (beispielsweise Stringtheorie, M-Theorie, Supersymmetrie) diese ungleiche Verteilung zufriedenstellend erklären werden. Eine der Voraussetzungen für ein Übergewicht von Materie ist die CP-Verletzung (siehe Baryogenese). Diese wurde zuerst bei Kaonen in den 1960er Jahren entdeckt (Cronin, Fitch). In den 1990er Jahren wurden am SLAC in den USA 200 Millionen B-Meson-Anti-B-Meson-Paare erzeugt und untersucht, wie diese wieder zerfallen. Bei der Auswertung wurde festgestellt, dass die B-Mesonen etwa zweimal seltener in ein Pion und ein Kaon zerfallen als ihre Antiteilchen. Beim vorher untersuchten Kaonensystem lag der Unterschied bei 4 zu einer Million.
Speziell zum Verständnis des Ungleichgewichts zwischen Materie und Antimaterie könnte ich mir bisher noch nicht nachgewiesene Teilchen gut vorstellen, die diesen Symmetriebruch bewirken.

An die Verletzung der Parität und Zeitumkehr bei der schwachen Wechselwirkung wird man sich wohl einfach als Eigenschaft des Universums gewöhnen müssen; (zumindest solange bis man Paralleluniversen findet, wo das nicht gilt)
Gruß
 
Zuletzt bearbeitet:

Ich

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TomS schrieb:
Die Eigenschaften sind nicht 100% identisch.
Mas sollte dem Artikel aber zugutehalten, dass er explizit von CPT-Symmetrie, Massen und Frequenzen spricht. Nach dem Einführungssatz passt alles wieder.
 
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