Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2011

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Zu Beginn der Dreißigerjahre des zwanzigsten Jahrhunderts untersuchte ein Forscherteam am California Institute of Technology in Pasadena die kosmische Höhenstrahlung. Zu diesem Zweck baute einer der Physiker, Carl Anderson, eine große Nebelkammer. Nebelkammern enthalten ein übersättigtes Luft-Alkohol-Gemisch. Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen durch die Kammer fliegt, entsteht eine Spur von Kondensationskernen. Die Teilchen hinterlassen deshalb deutlich sichtbare Kondensstreifen, die man analysieren kann. Legt man an eine solche Kammer ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld an, dann bewegen sich die Teilchen auf gekrümmten Bahnen, aus denen sich Masse und Ladung eines Teilchens berechnen lassen. Als Anderson seine Nebelkammer in Betrieb nahm, sah er zunächst nur Spuren von damals gut bekannten Teilchen: Protonen und Elektronen.

Im Sommer 1932 fand Anderson etwas Merkwürdiges. Er sah die Spur eines Elektrons, aber die Krümmung der Bahn lief in die falsche Richtung. Das Teilchen verhielt sich nicht wie ein negativ geladenes Elektron, sondern wie ein positives. Zunächst suchte Anderson nach Fehlern im Gerät, fand aber nichts. Stattdessen tauchten in den folgenden Tagen weitere „falsche“ Elektronen auf. Anderson nannte die entdeckten Anti-Elektronen „Positronen“. Die Antimaterie war entdeckt worden. Rasch stellte sich heraus, dass sich diese Positronen, wenn sie auf Elektronen treffen, in Strahlungsenergie auflösen. Später wurde mit Hilfe großer Beschleunigeranlagen zu jedem Teilchen ein dazugehöriges Antiteilchen erzeugt. Es gibt also nicht nur Antielektronen, sondern auch Antiprotonen, Antineutronen und andere. Antimaterie ist in unserer Materiewelt kurzlebig und daher schwierig nachweisbar.

Nach den Theorien der Kosmologen entstand während des Urknalls Materie und Antimaterie, wobei ein Teil davon wieder zu Energie zerstrahlte. Irgendwo im Kosmos müssten demzufolge ganze Welten aus Antimaterie existieren. Es kann aber auch sein, dass nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie entstand und die Antimateriewelten fast völlig verschwunden sind. Der letzte Flug des amerikanischen Spaceshuttle „Endeavour“ zur Raumstation ISS soll helfen, diese offenen Fragen zu klären. Das Raumschiff hat einen eineinhalb Milliarden Dollar teuren Alfa-Magnet-Spektrometer zum Nachweis kosmischer Antiteilchen an Bord. Alt-Präsident Bush, bekanntermaßen kein Freund aufgeklärter Wissenschaften, hatte das Projekt stoppen lassen. Erst nach jahrelangem Druck europäischer Physiker fliegt der Teilchendetektor nun zur Raumstation. Vielleicht trägt das Experiment dazu bei, eines der größten Rätsel des Universums zu lösen.

Paul Dirac

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.