Frage:
Was ist Anti-Materie ?
Antwort:
Wir und die uns umgebende Welt sind aus Materie aufgebaut. Unser Körper zum Beispiel besteht aus Zellen, die aus Molekülen aufgebaut sind und diese wiederum aus Atomen. Ein Atom besteht aus einem elektrisch positiv geladenen Kern und einer Hülle aus elektrisch negativ geladenen Elektronen.
Dem britischen Physiker und Mathematiker Paul Dirac gelang es 1928, eine Theorie zur Beschreibung des Elektrons aufzustellen. Diese Theorie sagt jedoch zwei gleichwertige Teilchen vorher: Das Elektron sowie ein bis dahin völlig unbekanntes Teilchen, das so genannte Positron.
Dieses Teilchen wird auch als Anti-Teilchen des Elektrons bezeichnet. Es wiegt ebensoviel wie das Elektron, ist jedoch positiv geladen. In etwa so, wie aus der rechten Hand im Spiegel betrachtet die linke wird, kann man das Positron als eine Art Spiegelbild des Elektrons begreifen. Hier ändert der Spiegel unter anderem aber das Vorzeichen der elektrischen Ladung.
Das Positron konnte einige Jahre später tatsächlich experimentell gefunden werden. Dabei machte man sich zu nutze, dass Energie in Teilchen umgewandelt werden kann. Trifft Licht mit sehr hoher Energie auf ein Teilchen oder kollidieren zwei Teilchen, so können dabei neue Teilchen entstehen, unter anderem auch Elektronen und Positronen. In großen Teilchenbeschleunigern wie zum Beispiel am CERN in Genf werden solche Kollisionsexperimente kontrolliert durchgeführt.
Bei diesen Versuchen hat man auch herausgefunden, dass Atomkerne aus noch kleineren Teilchen, den Quarks, aufgebaut sind. Quarks sind wie die Elektronen unzerlegbare Elementarteilchen. Zur Beschreibung aller Elementarteilchen musste die Dirac'schen Theorie zum so genannten Standard-Modell erweitert werden. Auch in dieser erweiterten Theorie besitzt jedes Elementarteilchen ein zugehöriges Spiegelbild. So hat jedes Quark ein zugehöriges Anti-Quark. Ersetzt man nun in einem Atom alle vorhandenen Elementarteilchen durch ihre jeweiligen Anti-Teilchen so erhält man das zugehörige Anti-Atom. Im Gegensatz zum Atom besitzt es einen elektrisch negativ geladenen Kern, der von Positronen umgeben ist. Aus Materie wird so Anti-Materie.
Es ist jedoch unmöglich, Gefäße aus Materie zu bauen, in denen man Anti-Materie aufbewahren kann. Denn, so wie in Kollisionen aus Licht Teilchen und Anti-Teilchen entstehen können, vernichtet sich nämlich im umgekehrten Prozess ein Teilchen, das auf sein Anti-Teilchen trifft, in einem hochenergetischem Lichtblitz. Die Anti-Materie, die Wissenschaftler in Experimenten erzeugen, zerfällt somit stets nach nur wenigen Bruchteilen einer Sekunde.
Anti-Materie wirft eine große Frage im Zusammenhang mit der Entstehung des Universums auf. Viele Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass das Universum in einem Urknall entstanden ist. Teilchen und Anti-Teilchen müssten dabei zu gleichen Anteilen gebildet worden sein und das Universum müsste also Bereiche aufweisen, die aus Materie bestehen, andere aus Anti-Materie. Wo beide Materieformen aufeinander treffen, würden die durch den Vernichtungsprozess bedingten Lichtblitze entstehen. Diese Blitze hat jedoch noch niemand beobachtet und man nimmt deshalb an, dass das Universum ganz aus Materie besteht. Eine bislang ungelöste Frage ist daher, warum wir in einer Welt ganz aus Materie leben.