Antimaterie

Antimaterie ist ganz schön explosiver Stoff. Wissenschaftlich gesehen ist sie das Gegenteil der normalen Materie, aus der wir und alles um uns herum bestehen. Jede Teilchenart in der Natur, so wird vermutet, hat ihr eigenes Antiteilchen, das mit der entgegengesetzten Ladung ausgestattet ist. Die auf rein theoretischen Überlegungen von Wissenschaftlern in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts beruhende Antimaterie hat schnell die Aufmerksamkeit der SF-Szene auf sich gelenkt, weil man davon ausgeht, dass eine Reaktion zwischen Materie und Antimaterie hundertmal mehr Energie (pro Treibstoffmasse) freisetzt als die stärkste Kernreaktion. "Star Trek" ist wahrscheinlich das augenfälligste Beispiel für die einfache Nutzung von Antimaterie in Science-fiction. Die Raumschiffe der Föderation verwenden Antimaterie-Vorräte als Treibstoffquelle, aus der sie die Materie/Antimaterie-Reaktion für den Antrieb speisen.

Antimaterie wurde zuweilen ganz einfach als fortschrittlichste Form des Raketentreibstoffs gesehen wie z.B. bei den Antimaterieraketen-Raumschiffen in Peter F. Hamiltons "Armageddon-Zyklus" (engl. "Night's Dawn Trilogy", 90er Jahre). In anderen Fällen wurde Antimaterie als natürliche Nachfolgerin von Kernreaktoren und Energiequelle der Zukunft betrachtet. Als Hauptbeispiel sei das "Raumschiff Enterprise" aus der Fernsehserie
" Star Trek" der 60er Jahre (und die Anschlussserien und Filmversionen) genannt. Die "Enterprise" besaß einen Zentralreaktor, der das gesamte Raumschiff versorgte und mit einer Mischung von Materie und Antimaterie gespeist wurde, die genügend Energie lieferte, um überall dorthin zu gehen, wo noch kein Mensch gewesen ist.

Einige SF-Autoren haben sogar "Was wäre wenn-Fragen" über Antimaterie Einige SF-Autoren haben sogar "Was wäre wenn-Fragen" über Antimaterie gestellt. In seinem Buch " Traces" ist Stephen Baxter dem Gedanken nachgegangen, dass es im All womöglich Antimaterie in Form von großen "Anti- Eisbrocken" gibt, die man anbohren und mit großen Mengen normalen Wassers vermischen könnte, um, wie es in der Geschichte erwähnt wird, eine Menge Wasserdampf zur Energieerzeugung zu erhalten.


Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Bochum, 22.08.1996 Nr. 151

Jedes Teilchen hat ein Gegenstueck

200 Experten aus aller Welt diskutieren ueber Antimaterie

Bochumer Physiker laden ein zur LEAP 96 in Dinkelsbuehl

Auf dem Gebiet der Antimaterie-Forschung sind noch echte Raetsel zu loesen. Auch Bochumer Forscher beteiligen sich an wichtigen Experimenten dazu. In Dinkelsbuehl treffen sich fuehrende Experten aus aller Welt zum vierten Mal zur Conference on Low-Energy Antiproton Physics (LEAP 96 - 27. bis 31. August 1996). Die alle zwei Jahre stattfindende Konferenz wird in diesem Jahr vom Institut fuer Experimentalphysik der RUB organisiert. Prof. Helmut Koch uebernimmt den Vorsitz, zum Organisationskomitee gehoeren Dr. Klaus Peters, Thomas Degener und Dr. Marcel Kunze.

Eigens zur Konferenz ist eine Home-Page im Internet eingerichtet worden, von der alle notwendigen Informationen abgerufen werden koennen: http://www.ep1.ruhr-uni-bochum.de/7~leap96 (Archiv-Version vom 27.02.2001).

20 Milliardstel Sekunden

Die Nichtigkeit von 20 milliardstel Sekunden hielt im vergangenen Jahr die Welt in Atem, als Priv.-Doz. Dr. Walter Oelert (RUB, Fakultaet fuer Physik und Astronomie) mit seinem Team erstmals der Nachweis von Antiwasserstoff-Atomen gelang, was weltweit eine Euphorie in Sachen Antimaterie ausloeste. Die Frage ist nun, ob sich dieses Antiwasserstoff-Atom genauso verhaelt wie ein normales Wasserstoff-Atom.

Auf die Protonen kommt es an

Von besonderer Bedeutung fuer die Experimentalphysiker sind die Antiprotonen, die sich seit ca. 15 Jahren in eigens dafuer gebauten Beschleunigeranlagen in groesseren Mengen (einige Millionen pro sec.) erzeugen lassen. Sie sind ebenso wie die Protonen stabile Teilchen. Treffen aber Protonen und Antiprotonen aufeinander, verschwinden beide Teilchen (Annihilation) und es bildet sich ein ,Energieblitz", aus dem dann andere Teilchen entstehen. Bei diesem Vorgang werden grosse Energiemengen freigesetzt.

Bochumer an CERN-Experimenten beteiligt

Das Europaeische Grossforschungszentrum CERN in Genf ist eines der wenigen Laboratorien auf der Welt, in denen Antiprotonen in groesseren Mengen erzeugt werden koennen. Den ,Low Energy Antiproton Ring" (LEAR) teilen sich ca. 400 Wissenschaftler aus Europa, Japan, USA und den GUS-Staaten. Deutsche Physiker werden dort in ihrer Arbeit durch das Bundesministerium fuer Bildung und Forschung finanziell unterstuetzt - an der Durchfuehrung der Experimente und Auswertung der Forschungsergebnisse ist auch das Institut fuer Experimentalphysik in Bochum massgeblich beteiligt.

Materie hat noch UEbergewicht

Nach der Theorie muessten genauso viele Antimaterieteilchen existieren wie Materie selbst, aber bisher kann man im Weltall nur ein drastisches UEbergewicht von Materie im Verhaeltnis zu Antimaterie feststellen.

Wie wirkt die Schwerkraft?

Die neuen Erkenntnisse ueber das Verhaeltnis von Materie und Antimaterie sollen durch ein neues Grossprojekt bei CERN unter Einsatz modernster High Tech-Methoden vertieft werden. Man will unter anderem herausfinden, ob die Schwerkraft in gleicher Weise auf Antimaterie und Materie wirkt. Fuer die Experimente werden sogenannte elektromagnetische Teilchenfallen eingesetzt, fuer deren Entwicklung auch ein deutscher Physiker (Prof. Wolgang Paul) vor einigen Jahren mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde.

Prioritaet Grundlagenforschung

Zunaechst bleiben die Experimente - bei denen hochqualifizierte Nachwuchswissenschaftler ausgebildet werden - im Bereich der Grundlagenforschung, die Bedeutung spaeterer Anwendungsmoeglichkeiten kann zum jetzigen Zeitpunkt nicht vorhergesagt werden.

Sponsoren der Tagung

Die Tagung wird unterstuetzt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), dem Freistaat Bayern, der Stadt Dinkelsbuehl, der International Science Foundation sowie den Firmen IBM und Dr. Struck.



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Warum nicht alles Gammastrahlung ist
Materie und Antimaterie: Physiker finden neuen Unterschied
Bahnbrechende Erkenntnis hilft den Kosmos verstehen

Einen neuen Unterschied im Verhalten von Materie und
Antimaterie haben Wissenschaftler der Gruppe „BABAR“ nun am
Stanford Linear Beschleuniger (SLAC) in einer bahnbrechenden
Messung entdeckt: Unter Beteiligung von Prof. Dr. Helmut
Koch, Dr. Marcel Kunze und Dr. Klaus Peters (Fakultät für
Physik und Astronomie der RUB) wiesen sie die so genannte
„CP-Verletzung“ beim Zerfall von B-Mesonen – schweren,
kurzlebigen Elementarteilchen – nach. Das Phänomen ist
wahrscheinlich verantwortlich dafür, dass es im Universum
einen Überschuss der Materie gegenüber der Antimaterie gibt.

Gespiegelte Teilchen löschen sich aus

Antimaterie kommt in unserer Welt gewöhnlich nicht vor, da
sich Materie und Antimaterie bei der Berührung gegenseitig
vernichten: Wenn sie zusammenkommen, zerstrahlen sie zu
Gammastrahlung. Antiwasserstoff ist z. B. das ,,Spiegelbild“
des Wasserstoffatoms. Das spiegelbildliche Atom besteht aus
Antimaterie – einem positiv geladenen ,,Elektron“ (dem
Positron), das einen negativ geladenen Atomkern (ein
Antiproton) umkreist. An Beschleuniger-Anlagen können
Wissenschaftler Antimaterie künstlich erzeugen.

Bahnbrechender Erfolg nach 37 Jahren Suche

Wäre im All gleich viel Materie und Antimaterie vorhanden,
würden sie sich gegenseitig auslöschen. Es besteht also ein
Materie-Überschuss, dem wir unser Dasein erst verdanken.
Einen Grund für diese Asymmetrie fanden Wissenschaftler
(Fitch und Cronin) erstmals 1964 und wurden dafür mit dem
Nobelpreis belohnt. Sie beobachteten an neutralen K-Mesonen,
leichten, langlebigen Elementarteilchen, die CP-Verletzung:
einen Unterschied im Verhalten von Materie- und
Antimaterie-Teilchen beim Zerfall. Seitdem suchten Physiker
weltweit nach weiteren Beispielen für die CP-Verletzung –
bis jetzt: „Nach 37 Jahren der Suche wissen die Physiker
nun, dass es mindestens zwei Sorten von Elementarteilchen
gibt, die dieses erstaunliche Phänomen zeigen“, erläutert S.
Smith (Princeton Universität), Sprecher der
Forscherkollaboration „BABAR“.

Aus der B-Mesonen-Fabrik in den Detektor

Die Gruppe entwickelte einen leistungsfähigen Detektor, der
kleine Unterschiede bei speziellen Zerfällen von B-Mesonen
bzw. ihren Antiteilchen messen kann. Seit etwa zwei Jahren
sammelt der Detektor Daten. Unverzichtbar für die
Experimente war auch ein 2,2 Kilometer langer
Elektronen/Positronen-Speicherring, eine „B-Mesonen-Fabrik“.
Er erlaubt es, Elektronen- und Positronenstrahlen hoher
Energie auf kleinstem Raum kollidieren zu lassen.

Messung bestätigt Modell

In ihrem jetzt zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift
„Physical Review Letters“ eingereichten Beitrag benennen die
Forscher den Wert der Asymmetrie mit sin2b = 0,59 ± 0,14,
der sich signifikant von Null unterscheidet. Die
Wahrscheinlichkeit, dass der Unterschied doch gleich Null
ist, liegt bei 1:30.000. Der gefundene Wert bestätigt
Vorhersagen des so genannten Standardmodells, das somit
seine Gültigkeit behält.

Dank gilt dem ganzen Team

Neu für amerikanische Verhältnisse war die starke
Beteiligung nichtamerikanischer Gruppen. Aus Deutschland
beteiligten sich Universitätsgruppen aus Bochum, Dresden und
Rostock sowohl am Aufbau der Experimente als auch am Betrieb
und der Datenauswertung. Die Finanzierung erfolgte
überwiegend durch das Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF). „Ein großer Teil der Forschung geht auf
das Konto von Diplomanden und Doktoranden“, betont Dr. Klaus
Peters, „und für die maßgebliche technische Unterstützung
beim Aufbau der einzelnen Komponenten und Testsysteme danken
wir den hervorragenden Werkstätten des Instituts für
Experimentalphysik.“



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10. August 2004 Nach den herkömmlichen Vorstellungen der Astronomen dürfte unser Universum gar nicht existieren. Denn sie besagen, daß beim Urknall, vor ungefähr 14 Milliarden Jahren, ebensoviel Materie wie Antimaterie entstanden ist. Stoßen diese beiden Bestandteile zusammen, vernichten sie sich gegenseitig, und Strahlung entsteht. Dieser Prozeß hätte innerhalb von Sekundenbruchteilen sowohl die Materie als auch die Antimaterie vollkommen beseitigt. Daß es trotzdem Menschen gibt und diese sich auch noch am Kosmos erfreuen, hängt mit sogenannten Symmetrieverletzungen in der Physik zusammen. Sie haben einen Teil der Materie konserviert. Einer internationalen Forschergruppe ist es jetzt gelungen, eine solche Verletzung beim Zerfall von B-Mesonen und deren Antiteilchen, den Anti-B-Mesonen, durch Auszählen der Zerfallsprodukte direkt nachzuweisen.


Früher glaubten die Forscher, daß sich die physikalischen Gesetze nicht ändern, wenn man ein Teilchen durch ein spiegelsymmetrisches Pendant ersetzt (P-Symmetrie, P für Parität) oder die Ladung vertauscht (C-Symmetrie, C für Ladung). Doch schon vor einem halben Jahrhundert wurden sie eines Besseren belehrt. Danach deutete manches darauf hin, daß die Natur zumindest die CP-Symmetrie befolgt, bei der beides verknüpft ist. Aber auch diese Hoffnung zerschlug sich. 1964 entdeckten Forscher am Brookhaven National Laboratory, daß exotische, künstlich erzeugte Teilchen, sogenannte K-Mesonen, die CP-Symmetrie verletzen. Wenn sie in ihre Bestandteile zerfallen, unterscheidet sich das Ergebnis für Teilchen und Antiteilchen.

Im Jahr 1967 stellte der russische Physiker Andrej Sacharow die mittlerweile weitgehend akzeptierte These auf, daß wir der Verletzung der CP-Symmetrie unsere Existenz verdanken. Sie führte offenbar dazu, daß zwar der größte Teil der Materie und der Antimaterie kurz nach dem Urknall vernichtet wurde, aber nicht der gesamte Vorrat. Etwa ein Milliardstel der Materie blieb zurück. Außerdem haben sich möglicherweise Spuren der Antimaterie erhalten.

Um die Ursachen für den nach der CP-Symmetrie verbotenen Zerfall des K-Mesons zu ergründen, für den man mittlerweile die Bausteine der Partikeln - die Quarks - verantwortlich macht, wurden zahlreiche Experimente mit K-Mesonen und ihren Antiteilchen ersonnen und ausgeführt. 1988 fanden sich am europäischen Zentrum für Elementarteilchenforschung, Cern, erste Hinweise, daß die Symmetrieverletzung den Voraussagen des Standardmodells der Teilchenphysik entspricht. Demzufolge führt die sogenannte schwache Kraft, die für den radioaktiven Betazerfall verantwortlich ist, zu einer Vermischung von Quarks, die unterschiedlichen Teilchenfamilien angehören. Dadurch zerfallen die K-Mesonen unter dem Einfluß dieser schwachen Kraft anders als ihre Antiteilchen.

Bei den K-Mesonen ist der Effekt allerdings zu gering, als daß man damit den Mechanismus der Asymmetrie im Kosmos erklären könnte. Mehr schienen ihre schweren Verwandten, die B-Mesonen, zu versprechen - Teilchen, die fünfmal soviel Masse wie das Proton haben, aber gerade einmal eine billiardstel Sekunde existieren. Für erfolgversprechende Experimente benötigte man wegen dieser kurzen Lebensdauer riesige Mengen der Teilchen, für deren Erzeugung in den vergangenen Jahren spezielle Beschleuniger - "B-Mesonen-Fabriken" - gebaut wurden.

Am Stanford Linear Accelerator Center (Slac) in Kalifornien ist im Jahr 1999 das Babar-Experiment in Betrieb gegangen. (Im Englischen steht "B" für B-Meson und "B bar", das heißt "B-Balken", für Anti-B-Meson. Davon leitet sich der Name ab.) Der Babar-Detektor ist einem Beschleuniger namens Pep-II mit zwei Speicherringen angeschlossen. In dem einen werden Elektronen und in dem andern deren Antiteilchen - Positronen - beschleunigt. Stoßen die Teilchen zusammen, bilden sich unter anderem unzählige B-Mesonen und Anti-B-Mesonen.

Im Juli 2001 wurden erste Ergebnisse des Experiments veröffentlicht. Die Forscher hatten die Zerfallsraten von Teilchen und Antiteilchen verglichen und daraus für den Parameter, der die CP-Asymmetrie charakterisiert, einen Wert von 0,59 mit einer Unsicherheit von 0,14 hergeleitet. (Ein Jahr später ist der Wert nach weiteren Messungen auf 0,74 mit einer Unsicherheit von nur 0,07 korrigiert worden.) Dem Standardmodell zufolge sollte er 0,72 betragen.

Bei den neueren Experimenten, deren Ergebnisse jetzt vorliegen, haben die Forscher einen direkteren Zugang gefunden. Sie haben erstmals die Zahl der Zerfälle von B-Mesonen und Anti-B-Mesonen gezählt, die zu ein und demselben Endzustand führten. Unter rund 200 Millionen Paaren von B-Mesonen und ihren Antiteilchen fanden sie 910 B-Mesonen, die jeweils in ein K-Meson und ein Pi-Meson zerfielen, aber nur 696 Anti-B-Mesonen. Den Effekt der Verletzung der CP-Symmetrie errechneten sie daraus zu 13 Prozent. Beim Zerfall von K-Mesonen und Anti-K-Mesonen beträgt er dagegen nur vier Millionstel. Das Ergebnis ergänzt die Daten, die aus den früheren Messungen hergeleitet worden waren.



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Der deutsche Physiker Rolf Landua ist an einem der drei großen Experimente an der neuen Anti-Materie-Maschine beteiligt (Foto: AP)


Physiker in Genf sind der Antimaterie auf der Spur. Das Europäische Laboratorium für Teilchenphysik (CERN) hat dort nun eine neue Anlage in Betrieb genommen, die Teilchen verlangsamt. Sie wollen damit neue Erkenntnisse über die Eigenschaften von Antimaterie gewinnen, teilte das CERN mit.

Woher kommt das Universum?

Physiker gehen davon aus, dass es zu jedem bekannten Elementarteilchen ein "Anti-Teilchen" gibt. Nach der Theorie entstanden beim Urknall Materie und Antimaterie zu gleichen Teilen und hätten sich eigentlich gegenseitig vernichten müssen. Eine der großen ungelösten Fragen der Physik ist, warum genügend Materie für das gesamte Universum übrig blieb. Eine Antwort darauf will das Cern nun mit Hilfe des neuen Antiproton-Verzögerers (Antiproton Decelerator/AD) finden.

188 Meter lang

Das CERN ist eines der größten Teilchenphysik-Laboratorien der Welt. Für die Hochenergie-Experimente wurde ein 27 Kilometer langer und 100 Meter tiefer Ring-Tunnel gebaut, in dem Teilchen zur Kollision gebracht werden. Der "Verzögerer" ist das genaue Gegenteil der Riesenmaschine: Er ist 188 Meter lang und beschleunigt die Teilchen nicht, sondern bremst sie ab.
Anti-Wasserstoffatome
Sobald sie nur noch ein Zehntel ihrer Ausgangsgeschwindigkeit haben, werden die Antiprotonen in die Geräte von drei Experimenten abgegeben. Dort werden die Anti-Protonen mit Anti-Elektronen verkuppelt, um Anti-Atome zu bilden. Bereits 1995 hatten CERN-Physiker es geschafft, Anti-Wasserstoffatome zu erzeugen. Mit dem Antiproton-Decelerator gehen sie jetzt in die Massenproduktion.


Am CERN forschen fast 7 000 Wissenschaftler aus über 80 Ländern nach dem Ursprung des Universums. An den Antimaterie-Experimenten sind knapp 100 Wissenschaftler aus 13 Ländern beteiligt.



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Die Welt komplexer Antimaterie ist in vielen Facetten noch unerforscht. Abgebremste Antiprotonen eröffnen der Atomphysik ein völlig neues Forschungsgebiet: die exakte Vermessung von Antiatomen (Antiwasserstoff). Davon erhoffen sich die Physiker Rückschlüsse auf die fundamentalen Symmetrien bzw. Symmetrieverletzungen zwischen den Naturgesetzen unserer Welt und einer Welt, die aus Antimaterie besteht. Darüber hinaus ermöglicht die neue Anlage FAIR durch Messungen an hochgeladenen Ionen die Überprüfung des Coulomb-Gesetzes in extrem starken elektromagnetischen Feldern. Auch direkt anwendungsrelevante Gebiete, wie die Materialforschung und Biophysik, profitieren von der neuen Anlage.

Die Materie auf unserer Erde ist im Wesentlichen aus Atomen aufgebaut. Atome besitzen einen positiv geladenen Atomkern und negativ geladene Elektronen, die sich in großem Abstand um den Kern bewegen. Ein Atom ist nur ein zehnmillionstel Millimeter groß, der Kern noch zehntausend Mal kleiner! Zwischen Elektron und Kern wirkt die Coulombkraft, die zu den vier fundamentalen Wechselwirkungen gehört, welche die Welt "zusammenhalten": Gravitation, schwache, starke und elektromagnetische Wechselwirkung.

Nur auf den ersten Blick sieht es so aus, als ob sich die Elektronen um den Kern wie Planeten um die Sonne bewegen würden. Bei genauerem Hinsehen sieht man jedoch große Unterschiede: Die Elektronen fliegen nicht auf definierten Kreis- oder Ellipsen-bahnen, sondern halten sich mit gewissen Wahrscheinlichkeiten an verschiedenen Orten im Raum auf. Dies wird durch die Quantentheorie gut erklärt, die die Teilchen nicht als einfache „Massekügelchen“, sondern als so genannte Quantenobjekte beschreibt, die sowohl Eigenschaften von Teilchen als auch von Wellen haben. Aber auch das Vakuum zwischen den Elektronen und dem Kern hat erstaunliche Eigenschaften. Die große Energie des elektromagnetischen Feldes erzeugt Photonen und Elektron-Positron-Paare. Diese Teilchen existieren nur für extrem kurze Zeiträume und werden wieder absorbiert oder vernichten sich gegenseitig. Die virtuellen Teilchen verursachen eine Verschiebung der möglichen Energiezustände der Elektronen, die so genannte Lamb-Verschiebung. Dies wird von der Theorie der elektromagnetischen Wechselwirkung (Quantenelektrodynamik) vorhergesagt. Messungen der Lamb-Verschiebung erlauben eine hochsensitive Überprüfung dieser Theorie, die Grundlage aller gegenwärtigen Beschreibungen der Wechselwirkung im Mikrokosmos ist – von den Elementarteilchen über die Atomkerne, Atome und Photonen bis zu den komplexesten Eigenschaften der Festkörper.

Während die Gültigkeit der Quantenelektrodynamik in niedrig geladenen Systemen ("schwachen Feldern") mit extremer Präzision bestätigt werden konnte, ist dies bei sehr hohen elektromagnetischen Feldern nicht der Fall. Ideales Experimentierfeld ist ein Uran-Atom mit nur einem Elektron. (Dies bezeichnet man als wasserstoffähnlich). Zum einen bietet dieser Kern das höchste im Labor erzeugbare elektromagnetische Feld und damit die größtmögliche Anzahl virtueller Teilchen. Zum anderen erlaubt es die Reduzierung der Elektronenhülle auf nur ein Elektron, die quantisierten Energie-zustände des verbliebenen wasserstoffähnlichen Uran-Ions (91+) unbeeinflusst von anderen Elektronen zu messen. Im direkten Vergleich mit den genauestens bekannten Energiezuständen des Wasserstoffs, der "Mutter" aller Atome, werden dann die quantenelektrodynamischen Effekte der starken Felder besonders deutlich.

An der Anlage der GSI können schon heute diese wasserstoffähnlichen Uran-Ionen hergestellt werden. Dazu werden Uran-Atome mit hohen Geschwindigkeiten durch Folien geschossen, so dass alle 92 Elektronen abgestreift werden. Im Neuen-Experimentier-Speicher-Ring (NESR) werden diese "nackten" Uran-Ionen für längere Zeit auf stationären Bahnen gehalten. Mit speziellen Techniken (Wechselwirkung mit einem Gas- oder Elektronenstrahl) kann dann ein Elektron eingefangen werden. Aus der Analyse der Strahlungsquanten, die beim Übergang in den "Grundzustand" des jetzt wasserstoffähnlichen Uran-Ions emittiert werden, bzw. durch genau definierte Anregung dieses Elektrons mit Laserlicht lassen sich dann die Energieniveaus genau vermessen. An der neuen Anlage werden Uran-Ionen mit höchster Intensität und Energieschärfe zur Verfügung stehen. Es wird dann möglich sein, die Lamb-Verschiebung mit extremer Präzision zu bestimmen und damit die Theorie der fundamentalen elektromagnetischen Wechselwirkung auch im Bereich der stärksten elektromagnetischen Felder viel genauer als bisher zu überprüfen. Kaum eine andere physikalische Theorie konnte bisher und wird in absehbarer Zeit mit einer derartigen Genauigkeit getestet werden.




Röntgenspektrum von Uran-Ionen mit nur einem Elektron (U91+). Das Spektrum wurde aufgenommen am Experimentier-Speicherring, ESR, der GSI in Darmstadt, in dem die Ionen gespeichert und gekühlt werden. Die Linie mit der höchsten Energie (K-RR) stammt vom Übergang eines freien Elektrons direkt in die innerste Schale (K-Schale) und spiegelt somit die totale Bindungsenergie des tiefstgebundenen Elektrons in Uran wider. Die 'Lyman-Linien' (Lyα, Lyβ) gehören zu Übergängen von höheren Schalen in die K-Schale. Mit solchen nahezu untergrundfreien Spektren lässt sich die Quantenelektrodynamik in den schwersten wasserstoff-ähnlichen Ionen sehr genau testen.


Die Erzeugung von Antiprotonenstrahlen an der neuen Anlage FAIR eröffnet für die Atomphysik noch weitere, neue Experimentiermöglichkeiten. Werden die Antiprotonen im NESR abgebremst und anschließend in einer so genannten "Ionenfalle" fast vollständig gestoppt, lassen sich durch den Einfang eines Positrons neutrale Antiwasserstoff-Atome herstellen. Antiwasserstoff-Atome bestehen aus einem Antiproton im Kern und einem Positron (Antielektron) in der Hülle. Das Herausragende an der neuen Anlage wird sein, dass diese Anti-Atome vollständig abgestoppt und wie „herkömmliche“ Wasserstoffatome spektroskopisch untersucht werden können. Dadurch wird es möglich werden, die Eigenschaften von Atomen aus Antimaterie genau zu bestimmen. Das bedeutet, dass zum Beispiel die Anregungsniveaus des Positrons im Antiwasserstoffatom exakt vermessen werden können. Der Vergleich mit denen eines Elektrons in einem Wasserstoffatom wird dann grundlegende Einblicke in die Struktur und Eigenschaften der Antimaterie liefern und damit in die fundamentalen Symmetrien oder Symmetrieverletzungen zwischen "Welt" (Wasserstoffatom) auf der einen und "Antiwelt" (Antiwasserstoffatom) auf der anderen Seite. Vereinfacht gesagt: Wir werden erfahren, ob die Antiwelt sich exakt spiegelbildlich zu unserer Welt verhält, wie es vom "Standardmodell" vorausgesagt wird - oder eben nicht. Zum Beispiel stünde ein Symmetriebruch der grundlegendsten, der "CPT-Symmetrie", im krassen Widerspruch zu diesem Modell und würde unser physikalisches Weltbild revolutionieren. Andererseits wäre dies eine Erklärung dafür, warum kurz nach der Entstehung des Universums ("Urknall") offenbar diese Symmetrie verletzt wurde und (etwas) mehr Materie als Antimaterie entstanden bzw. übrig geblieben ist.

Die elektromagnetische Wechselwirkung von Ionenstrahlen in Materie bildet auch die Grundlage für die Materialforschung und biophysikalische Forschung. Materialforschung untersucht die Wirkung von Ionenstrahlen in Festkörpern. Dies wird heute schon für verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel die Herstellung von präzisen Filtern, genutzt. Die biophysikalische Forschung beschäftigt sich mit der Wirkung von Ionenstrahlen in Zellen. Daraus ist an der bestehenden GSI-Anlage eine neuartige, sehr erfolgreiche Krebstherapie mit Ionenstrahlen hervorgegangen. In beiden Bereichen werden die höheren Energien und Intensitäten der Ionenstrahlen neue Untersuchungsmöglichkeiten und damit verbunden neue Anwendungen ermöglichen


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Im Laufe des 19. Jahrhunderts war allmählich klar geworden, dass alle Dinge des Universums aus Atomen bestehen. 1896 war das Phänomen der Radioaktivität entdeckt worden, worauf die Physiker spekulierten, dass die Atome aus noch kleineren Teilchen bestehen könnten. Diese Ahnung wurde zur Gewissheit, als Ernest Rutherford 1911 den Atomkern entdeckte.

Je kleiner die Teilchen sind, desto größer ist paradoxerweise ihre Bindungsenergie. Wenn man einen Energieträger wie Kohle verbrennt, so reagieren ein Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatome zu Kohlendioxid. Dabei wird eine Energie von 10 Elektronenvolt frei. ("Elektronenvolt" ist in der Teilchenphysik sowohl ein Maß für Energie als auch für Masse). Die Spaltung von Uran-Atomkernen liefert bereits 200 Millionen Elektronenvolt pro Atom. Zum Vergleich: Die frei werdende Verbrennungsenergie von 1 Gramm Kohle lässt eine 100 Watt-Glühbirne etwa 1 Minute lang leuchten. Die Kernspaltungen in einem Gramm Uran ließe die Birne etwa Tausend Stunden (sechs Wochen) lang strahlen.

In den Dreißigerjahren des 20. Jahrhunderts wurde die Antimaterie durch den Amerikaner Carl Anderson entdeckt. Das Anti-Elektron erhielt den Namen "Positron". Später entdeckten und erzeugten die Physiker mit Hilfe des vom Amerikaner Ernest Lawrence erfundenen Teilchenbeschleunigers noch andere Partikel. In den Vierzigerjahren kannte man bereits "Myonen", "Pionen" und andere Teilchen. Als man befürchtete, die Übersicht über diese als "Teilchenzoo" bezeichnete Vielfalt zu verlieren, begannen die Physiker die Teilchen in Gruppen einzuteilen.

Heute kennt man viele Winzlinge, die man in Gewichtsklassen zusammenfasst: Die "Leptonen" (leichte Teilchen) und die "Quarks" sind die Grundbausteine der Materie. Quarks schließen sich zu Mesonen (mittelschwere Teilchen) und Hadronen (schwere Teilchen) zusammen. Zu den Leptonen gehören das Elektron, das Myon, das Tauon und drei dazugehörige Neutrinoarten: Elektronneutrino, Myonneutrino und Tauneutrino. Jedes dieser Teilchen kann auch als Antimaterie existieren, also hat jedes Teilchen sein entsprechendes Antiteilchen. Je 3 Quarks setzen sich unter anderem zu Protonen und Neutronen zusammen. Es gibt 6 verschiedene Quarkzustände: up, down, strange, charme, top und bottom. Jedes Quark existiert auch als Antimaterie und zudem können Quark drei verschiedene "Farben" annehmen, denen man die Bezeichnungen rot, blau und grün gegeben hat. So verwirrend die Sache auch aussehen mag, so faszinierend ist die edle Symmetrie, die hinter diesem Materiemodell steckt. Trotz aller Erkenntnisse sind noch Fragen offen, die eine gewaltige Maschine namens "LHC" klären soll.




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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, dachte sich Anderson und

beschliess, die Sache genauer zu untersuchen, so konnte er aus der Spur

vor und nach der Bleiplatte die Geschwindigkeit des Teilchens bestimmen

und somit die Masse, und siehe da, die Masse ist genau so gross wie die

des Elektrons. Somit hat Anderson ein positives Elektron, also ein

Positron, entdeckt. Das war das erste Anti-Materie-Teilchen, dass je in

der menschliche Geschichte dokumentiert wird.



Heute kennt man schon so viele Positronen, dass Photoplatte der

Hoehenstrahlung mit einem Positron-Spur glatt weggeworfen waere, weil sie

voellig uninteressant ist.



Nun, wie entstehen die Positronen in der Hoehenstrahlung (und damit

verbunden auch die Frage, wie macht man sowas), schliesslich besteht ja

unsere Welt aus Materie. Die Hoehenstrahlung besteht aus Teilchen mit sehr

hoher Geschwindigkeit (zum Beispiel Elektronen oder Protonen, die mit fast

Lichtgeschwindigkeit bewegen) oder sehr hochenergetische Photonen (also

Gamma-Strahlung). Wenn diese Teilchen auf einem irdisches Teilchen in der

Atmosphaere trifft, dann zerschmettert diese das irdische Teilchen

buchstaeblich. Daraus wird zuerst einmal eine riesen Truemmel, die mit

ebenfalls immer noch sehr hohe Geschwindigkeit bewegen. Dabei koennen die

Teilchen-Antiteilchen-Paare entstehen, ein hochenergetisches Photon kann

also zum Beispiel in einem Positron und einem Elektron zerfallen. Das ist

das Umkehrereignis, wie wenn ein Positron einen Elektron trifft, dann gibt

es ein Lichtblitz. So stellen heutzutage die Physiker auch in den

Teilchenbeschleunigern Antimaterie her: Man beschleunigt zum Beispiel

Elektronen oder Protonen so stark, dass sie fast mit Lichtgeschwindigkeit

fliegen und zerschmettern sie auf Atomkerne, dabei koennen unter anderem

auch Antimaterie entstehen.



An sich genommen ist dies inzwischen schon eine Routine bei den

Hochenergie-Physiker. Wenn zum Beispiel die Ringe bei DESY oder bei CERN

laufen, werden taeglich milliarden von Positronen erzeugt.



Diese erzeugte Teilchen fliegen aber ebenfalls mit sehr hoher

Geschwindigkeit. Diese zu fangen und abzubremsen, das ist nun eine wahre

Kunst, die ebenfalls eine lange und wundervolle Entwicklungsgeschichte

hinter sich hat und einige Nobelpreise hervorgebracht hatte. Vor etwa 5

Jahre war man so weit, dass man Anti-Protonen so weit abkuehlen konnte,

dass man sie in einem thermoflaschefoermigen Behaelter in einem Pkw von

der Ostkueste des amerikanischen Kontinents bis zur Westkueste

transportieren konnte (ich moechte gern wissen, welche Gefahrengut-

Transport-Tafel das Fahrzeug getragen hatte :-).



Anti-Protonen oder Positronen sind deswegen "leicht" zu behandeln, weil

sie elektrisch geladen sind. Elektrisch geladene Teilchen kann man immer

mit elektrische oder magnetische Kraefte ablenken, waehrend bei neutrale

Teilchen das schon viel schwieriger ist, zumal bei den Anti-Teilchen man

sie nicht antasten kann, weil wie vorhin schon beschrieben, sie sonst in

einem Lichtblitz zerstrahlen. Das ist auch der Grund, warum die Anti-

Protonen transportiert werden konnten und die Anti-Wasserstoff-Atome

binnen kurzesten Zeit wieder weg waren.



Um diese schon recht lange (und doch immer noch nicht ausfuehrlich genuge)

Mail zu beschliessen, haenge ich noch drei Literatur-Empfehlungen fuer das

weiterlesen (alle drei aus dem Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft"):



Einschluss neutraler Teilchen mit Laserstrahlen (*)

von Steven Chu

1992 / 4 S.68 - 75

Elektrisch neutrale Partikel wie Atome oder Makromolekuele lassen sich

mittels Laserlicht nahezu vollstaendig zur Ruhe bringen und gezielt

beeinflussen. Damit eroeffnen sich neue Anwendungen in Physik und Bio-

chemie. So kann man etwa Gase bis fast auf den absoluten Nullpunkt

kuehlen, praezisere Atomuhren entwickeln oder einzelne DNA-Molekuele

strecken.

Kuehlung und Speicherung von Antiprotonen

von Gerald Gabrielse

1993 / 2 S.44 - 51

Mit einem neuen Verfahren lassen sich die in Beschleunigern erzeugten

hochenergetischen Antiteilchen der Protonen abbremsen und einsperren.

Die Untersuchung dieser Partikel niedrigster Energie liefert die bis-

her genauesten Vergleiche der Eigenschaften von Materie und Antimate-

rie.

Paul Dirac und das Schoene in der Physik

von R. Corby Hovis & Helga Kragh

1993 / 7 S.84 - 90

Sein Leben widmete er der Suche nach mathematischer Eleganz in den

Naturgesetzen. Geradezu besessen von dieser Vorstellung gelangen ihm

bahnbrechende Erkenntnisse in der Quantentheorie -- wie etwa die Vor-

aussage der Antimaterie.

Ferner das wunderschoene Einfuehrungsbuch in die Quantenmechanik vom

Spektrum-Verlag: Das Quantenuniversum.













Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

So war Ende der Zwanziger Jahre des 20. Jahrhunderts endlich geklärt worden, dass die sekundäre Kosmische Strahlung, die wir an der Erdoberfläche messen können, keine ultrahochenergetische γ-Strahlung ist, sondern eine Teilchenstrahlung, über deren genauere Eigenschaften man sich noch nicht völlig klar war, man vermutete aber vor allem Elektronen und Protonen, die durch die primäre Kosmische Strahlung aus den Molekülen der Luft geschlagen wurden.

Nicht überzeugen ließ sich der Amerikaner Robert Andrews Millikan, der noch immer überzeugt war, dass die primäre Kosmische Strahlung eine γ-Strahlung war, die auf ihrem Weg durch die Atmosphäre eine sekundäre Partikelstrahlung erzeugte. Um dieses Phänomen genauer zu untersuchen, setzte er einen seiner Studenten auf eine neue Detektortechnologie an, die in Russland von einem jungen Physiker Dmitry Skobeltzyn aus Leningrad entwickelt wurde. Skobeltzyn hatte es sich 1924 als Ziel gesetzt, mit Hilfe der Wilson’schen Nebelkammer die Spuren von Elektronen aufzuzeichnen, die die vermeintliche kosmische Ultragammastrahlung aus den Luftatomen seiner Nebelkammer schlug. Dabei hatte er das Problem, dass Elektronen, die aus der metallischen Wand der Nebelkammer stammten, die Spuren der Elektronen, die aus dem Gas stammten, überlagerten und die Ergebnisse schwerer zu analysieren machten. Daher entschied er sich dazu, mit Hilfe eines starken Elektromagneten die Elektronen, die aus der Gefäßbewandung stammten, aus dem Kammervolumen hinauszulenken (das geht deswegen, weil bewegte elektrisch geladene Körper im magnetischen Feld eine Kraft normal auf die Bewegungsrichtung erfahren, die sogenannte Lorentzkraft, und daher auf einer Kurve abgelenkt werden). Trotz der starken Magneten, die Skobeltzyn verwendete, blieben immer noch einige Teilchen über, deren Bahnspuren kaum gekrümmt waren. Skobeltzyn erklärte sich diese seltsamen Spuren mit hochenergetischen Elektronen, die gerade von der Kosmischen Strahlung aus den Atomen geschlagen wurden. Tatsächlich aber, und ohne es zu wissen, war er der erste Mensch, der die sekundäre Kosmische Strahlung selbst nachgewiesen hatte. Jedenfalls verfolgte Skobeltzyn diese Experimente nicht mehr weiter, aber Robert Andrews Millikan sah in ihnen noch einiges Potential.

Er beauftragte also seinen frisch promovierten Assistenten Carl David Anderson, eine Wilson’sche Nebelkammer zu bauen, sie mit einem starken Elektromagneten zu versehen und die Kosmische Strahlung zu beobachten. Die großartige Leistung Carl David Anderson bestand darin, im Zwischenkriegsamerika in der Zeit der Wirtschaftskrisen tatsächlich eine Nebelkammer zu bauen, diese mit einem wassergekühlten Elektromagneten zu versehen, der zehnmal so stark war wie jener, den Skobeltzyn konstruiert hatte, und damit bis auf den 4300 Meter hohen Pike’s Peak zu fahren.

Die Ergebnisse dieser Messungen waren überraschend und entsprachen keineswegs den Erwartungen des Experimentators oder des Auftraggebers. Es stellte sich nämlich heraus, dass die sekundäre Kosmische Strahlung zu gleichen Teilen aus positiven und negativen Teilchen zu bestehen schien, da zu etwa gleichen Teilen Teilchenbahnen gefunden wurden, die nach links und die nach rechts gekrümmt waren. Millikan war der Überzeugung, dass es sich bei den positiven Teilchen um Protonen handeln musste, die von der ultrahochenergetischen kosmischen γ-Strahlung aus den Atomkernen der Atmosphäre geschlagen worden sein mussten, denn andere positive Teilchen konnte er sich nicht vorstellen. Anderson lehnte diese Erklärung jedoch vehement ab, da er sehen konnte, dass es sich in keinem Fall um Protonen handeln konnte. Die Bahnen der positiven Teilchen waren ähnlich stark gekrümmt wie die der negativen. Damit die massereichen Protonen gleich stark abgelenkt werden, wie die leichten Elektronen, müssen sie viel langsamer unterwegs sein. Wenn sie aber langsamer waren, dann musste auch die Ionisationsdichte entlang ihres Weges viel höher sein; dafür gab es aber keinen Hinweis. Daher meinte Anderson, dass es sich nicht um Protonen handeln konnte, sondern es mussten Elektronen sein, die sich nicht von oben nach unten durch die Nebelkammer bewegten, sondern von unten nach oben. Diese Erklärung wiederum lehnte Millikan ab, der nicht einsah, warum Kosmische Strahlung plötzlich von unten her anstatt vom Himmel kommen sollte.

Um den Streit zu schlichten fügte Anderson in die Mitte seiner Nebelkammer eine Bleiplatte ein, die sich den Elektronen in den Weg stellen sollte, um sie auf ihrem Weg abzubremsen. Nachdem die Elektronen die Bleiplatte durchquerten, mussten sie auf Grund von Wechselwirkungen mit den Hüllenelektronen der Bleiatome Energie verloren haben und sich somit um einiges langsamer bewegen. Dadurch würden sie nach der Bleiplatte im Magnetfeld stärker abgelenkt werden und anhand der Krümmungsradien der Teilchenbahnspur vor und nach der Plätte würde sich ganz klar entscheiden lassen, ob es sich bei den sonderbaren Teilchen um abwärtsbewegende Protonen oder um aufwärtsbewegende Elektronen handelte.

Wieder enttäuschten die Ergebnisse des Experiments die Erwartungen der beiden amerikanischen Wissenschafter. Anderson konnte ganz klar zeigen, dass es sich bei den eigenartigen Teilchenbahnen weder um die Spuren von Protonen noch von Elektronen handeln konnte. Er erhielt ein sehr schönes Bild von einer Teilchenbahn, die auf ein Teilchen schließen ließ, das in etwa die Masse des Elektrons aufwies, aber eine positive elektrische Ladung. Damit war Anderson der erste Mensch, dem es gelang, das positive Antielektron, das Positron, nachzuweisen, das bereits einige Jahre zuvor vom theoretischen Physiker Paul Dirac vorhergesagt worden war. Für diese Leistung wurde Carl David Anderson im Jahre 1936 im Alter von 31 Jahren, gemeinsam mit Viktor Franz Hess, mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Eine Frage, die noch unbeantwortet war, lautete, wo denn dieses Positron so plötzlich herkam. Elektronen und Protonen, die man schon zuvor gefunden hatte, stammten, wie man wusste, aus den Kernen und den Hüllen der Atome unserer Umwelt, der Atmosphäre usw. Bei den Positronen handelte es sich aber um Antimaterie, die in dieser Form nicht in unserer Umwelt vorkommt. Die Frage nach dem Woher der Positronen war also äußerst schwierig zu beantworten. Anderson und Millikan fanden bald eine Antwort auf diese Frage, die sich aber wiederum als falsch herausstellen sollte. Ihre Erklärung war, dass die Positronen exotische Partikel waren, die mit der Kosmischen Strahlung aus den Tiefen des Kosmos kamen.

Patrick Blackett und Giuseppe Ochialini, die am Cavendish Labor in Cambridge arbeiteten, gaben sich hingegen mit der Erklärung der Amerikaner nicht zufrieden. Ihnen war es gelungen, die Wilson’sche Nebelkammer entscheidend zu verbessern. Ihre Idee war brillant weil einfach. Sie montierten oberhalb und unterhalb der Nebelkammer je ein Geiger-Müller Zählrohr und machten genau dann Bilder von den Teilchenspuren in ihrer Nebelkammer, wenn beide Zählrohre gleichzeitig ein Ereignis meldeten. Dann war die Wahrscheinlichkeit hoch, dass ein Teilchen der Kosmischen Strahlung auf ihrem Weg durch beide Zählrohre auch die Nebelkammer durchquert und dort interessante Ereignisse ausgelöst hatte. Was sie fanden, waren sogenannte Schauer von Elementarteilchen, die entstanden, wenn die Kosmische Strahlung in Materie Wechselwirkungen durchmachte. Dabei entstanden große Mengen von Elektronen und Positronen. Damit gelang es Blacket und Ochialini nachzuweisen, dass die Positronen keineswegs Beispiele für exotische Materie waren, die als Gäste aus entfernten Antimateriegalaxien kamen, sondern dass diese Antimaterie bei uns auf der Erde in hochenergetischen Kernkollisionen erzeugt wurden.

Zwar stammte die Idee, eine Nebelkammer mit einem Elektromagneten zu kombinieren von Dmitry Skobeltzyn, zwar stammte die Idee, diese Technologie wieder aufzugreifen von Robert Andrews Millikan, zwar stammten die Erklärungen der eigentümlichen und neuen Phänomene rund um das Positron von Patrick Blackett und Giuseppe Ochialini, aber der erste Mensch, der Positronenspuren photographierte war eben Carl David Anderson, weshalb auch er mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. [33,34]


Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Quarks und Gluonen
(Corona 130, 06.10.2004)
Alle Teilchensorten lassen sich erklären, wenn man annimmt, dass sie aus drei Bausteinen zusammengesetzt waren, den Quarks.

Higgs Boson
(Corona 122, 20.04.2004)
Die Frage woher die Teilchen Ihre Masse haben konnte bisher nicht geklärt werden, aber man ist auf der Suche nach ihrem postulierten Trägerteilchen, dem Higgs Boson.

Neutrinos
(Corona 110, 17.05.2003)
Das Neutrino ist ein sehr scheues Teilchen, das sich nur schwer nachweisen läßt, aber genau das macht es auch zu einem interessanten Kandidaten, um mehr über die Tiefen des Universums herauszufinden.

Materie und Antimaterie - Der kleine Unterschied
(Corona 105, 25.01.2003)
Mit dem Urknall entstand Materie und Antimaterie, die sich sofort wieder gegenseitig zerstrahlte, Aber es war ein wenig mehr Materie als Antimaterie vorhanden. Der Grund liegt wahrscheinlich in der Brechung der Ladung-Parität-Zeit-Symmeterie.

Mit vereinten Kräften in den Teilchenzoo
(Corona 82, 05.05.2001)
Das Universum, wie wir es kennen setzt sich aus Elemtarteilchen zusammmen, zwischen denen die verschiedensten Kräfte wirken. In diesem Artikel gebe ich einen Überblich über diese Teilchen und Kräfte und erkläre, warum Wissenschaftler nach einer vereinheitlichten Theorie suchen

Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Spione aus Antimaterie
Physiker suchen Materialfehler auf atomarer Ebene
Für immer extremere Einsatzbereiche in Technik und Wissenschaft werden ständig neue Materialien mit erhöhter Festigkeit, Bruchsicherheit, Hitzebeständigkeit oder mit einer zur Verarbeitung geeigneten Verformbarkeit gesucht. Da sich solche verbesserten Materialeigenschaften oftmals durch Veränderungen auf atomarer Ebene ergeben, verwenden die Festkörperphysiker an der Universität Stuttgart sehr viel Arbeit darauf, schon kleinste Unterschiede im atomaren Aufbau von Versuchsmaterialien zu erkennen.
Eines der Forschungsziele ist es, einen erweiterten Einblick in den Zusammenhang zwischen der Anzahl von Gitterfehlstellen und den Eigenschaften der Versuchsmaterialien zu erlangen. Dazu muss man wissen, dass viele Festkörper wie Aluminium oder Eisen aus Kristallen aufgebaut sind, ihre Atome also eine sehr regelmäßige Anordnung aufweisen. Länger zurückliegende Forschungen haben jedoch bereits ergeben, dass in diesen Gittern ganz natürlich des Öfteren „Fehler" auftreten, also mögliche Atompositionen unbesetzt sind. Die Anzahl dieser Gitterfehlstellen variiert von Material zu Material und ist unter anderem auch von der Temperatur abhängig. Die Stuttgarter Forscher erhoffen sich nun, dass sie, wenn es ihnen gelänge, die Anzahl dieser Fehlstellen zuverlässiger und schneller als bisher zu ermitteln, zukünftig präzisere Aussagen über Materialeigenschaften treffen können, ohne weitere Erprobungen durchführen zu müssen.

Besonders problematisch für die Arbeit mit solchen Fehlstellen gestaltet sich deren Erfassung. Im Verhältnis zu der Anzahl der Atome eines Stoffes kommen nur sehr wenige Fehlstellen in Kristallen vor, weshalb sie mit hohem wissenschaftlichem Aufwand gesucht werden müssen. Eine Methode, die die Stuttgarter Forscher hierzu anwenden, ist die Positronenlebensdauerspektroskopie. Wie schon der Name sagt, wird bei dieser Methode die durchschnittliche Lebensdauer von Positronen – den positiv geladenen, massegleichen Antiteilchen der Elektronen – gemessen, die von außen in das zu prüfende Material geschossen werden. Ein Elektron, von denen sich viele in Wolken rund um die Atomkerne innerhalb des zu prüfenden Kristallgitters finden, hat nämlich die Eigenschaft, bei Kontakt mit seinem Antiteilchen – dem Positron – zu zerstrahlen, sodass beide Teilchen verschwinden. Bei diesem Vorgang – der Annihilation – der ungefähr eine millionstel Sekunde dauert, wird Energie in Form von Strahlungfrei, die von den Forschern gemessen werden kann.
Messen die Forscher nun einen solchen Energiebetrag, dann können sie daraus schließen, dass das zuvor künstlich von außen in das Kristallgitter eingeschossene Positron mit einem beliebigen Elektron, welches um einen der Atomkerne seine Bahnen beschrieb, zerstrahlt – also sein „Tod" eingetreten ist. Wieso dies für die Bestimmung der Fehlstellenanzahl wichtig ist, darauf wird im folgenden Abschnitt ausführlich eingegangen. Zur Messung einer solchen Positronenlebensdauer setzen die Forscher der Universität Stuttgart ein künstlich erzeugtes, radioaktives Nuklid ein, beispielsweise das Natriumisotop 22Na, welches unter Abgabe von einem Positron zu einem 22Neonatom zerfällt. Aus diesem Vorgang stammen die Positronen, deren Lebensdauer gemessen wird. Neben dem Positron entsteht bei diesem Zerfallsprozess noch ein Neutrino und es wird ebenfalls Energie als Gammastrahlung freigesetzt. Diese Energie wird von Sensoren erfasst und markiert den Beginn eines Positronenlebens, an dessen Ende wieder ein freigesetzter Energiebetrag steht. Die Forscher messen nun per Computer die Zeitspanne zwischen dem Entstehungszeitpunkt eines Positrons und dem Ende seiner Lebensdauer.
Mit Positronenstrahlern, wie dem Natriumisotop, werden die Positronen in die Probe geschossen. Anfangs sind die Positronen viel zu schnell, um mit einem Elektron zu zerstrahlen. Doch durch inelastische Stöße mit Elektronen verlieren die Positronen immer mehr kinetische Energie (Bewegungsenergie), bis sie sich nur noch ganz langsam durch das Gitter bewegen. Man bezeichnet diesen Vorgang als Positronendiffusion. Dabei sind sie so langsam, dass sie mit jedem weiteren Elektron, in dessen Nähe sie kommen, zerstrahlen können. Viele Positronen zerstrahlen in diesem Stadium, ohne je eine Fehlstelle erreicht zu haben. In „normalen" Gitterbereichen befinden sich in der Nähe der Positronen stets positiv geladene Atomkerne. Abstoßende Coulombkräfte wirken zwischen den positiv geladenen Kernen und dem positiv geladenen Positron. Es wird also stets in Richtung der aus den verschiedenen Abstoßungskräften resultierenden Kraft weiter „geschubst", bis es entweder mit einem Elektron annihiliert, oder bis es eine Fehlstelle erreicht. Hier fehlt ein positiv geladener Atomkern und damit auch die von diesem auf ein Positron ausgehende abstoßende Kraft. Die Summe aller auf das Positron wirkenden Kräfte wird es also immer weiter in Richtung einer Fehlstelle schieben, da von der Fehlstelle keine Kraft ausgeht, es aber von allen anderen Richtungen eine Abstoßung erfährt. Ist das Positron an der Fehlstelle angekommen, dann halten sich die Abstoßungskräfte, die auf das Positron nunmehr – bedingt durch den regelmäßigen Bau eines Kristalls – von allen Seiten gleichstark wirken, die Waage und das Positron erfährt keine resultierende Kraft in irgendeine Richtung.
Es verbleibt so lange an der Fehlstelle, bis es mit einem zufällig vorbeikommenden Elektron annihiliert und unter Abgabe von Gammastrahlung verschwindet. (Schema)

Da sich die Elektronen in festen Bereichen um die Kerne bewegen und sich kaum aus diesen lösen, befinden sich in der Nähe von Fehlstellen weniger Elektronen als in Bereichen ohne „Fehler". Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Positron innerhalb einer Fehlstelle zerstrahlt, ist also geringer, da weniger mögliche Partner für einen solchen Vorgang vorhanden sind. Es wird deshalb erst etwas später zerstrahlen als Positronen, die sich während ihrer Lebensdauer nie in einer Fehlstelle befunden haben. Wird diese Lebensdauermessung bei sehr vielen Positronen durchgeführt, dann ist die durchschnittliche Lebensdauer der Positronen eine messbare, immer gleich bleibende, kennzeichnende Größe für ein bestimmtes Material bei einer bestimmten Temperatur. Somit werden Teilchen aus Antimaterie – Positronen – eingesetzt, um Fehlstellen auszuspionieren, die man ansonsten nicht erfassen könnte.
Eine typische Messung am Institut für theoretische und angewandte Physik dauert rund zwei Tage, währenddessen die Lebensdaten von rund 100 000 Positronen aufgezeichnet werden. Am Ende dieser Messung wird dann die Lebensdauer der Positronen gemittelt und aus diesem Wert können die Forscher abschätzen, wie viele Fehlstellen in der Probe enthalten sind.

Außer der Anzahl der Fehlstellen können die Forscher mit der gleichen Messmethode auch weitere interessante Daten ermitteln. So erlauben Verfeinerungen dieser Methode auch Rückschlüsse auf das Elektron, mit dem das Positron zerstrahlt ist. Das ist besonders aufschlussreich, wenn keine Kristalle vorliegen, die nur aus Atomen eines Typs gebaut sind, sondern sich wie Legierungen aus mehreren verschiedenen Elementen zusammensetzen. Die verfeinerte Messung erlaubt es, die Bahngeschwindigkeit und den Drehimpuls des zerstrahlten Elektrons auszurechnen. Daraus kann man in den meisten Fällen schließen, um welches chemische Element es sich bei dem Atom handelt, aus dessen Wolke das zerstrahlte Elektron stammte.
So lässt sich mit der Methode auch die Zusammensetzung von unbekannten Legierungen ermitteln und außerdem erfassen, ob sich Fehlstellen bevorzugt in der Nähe von Atomen eines bestimmtes Elements ausbilden. Zusätzlich können die Physiker die gesammelten Daten auch in ihre Simulationen einfließen lassen. Denn außer der Fehlstellenanzahl in Kristallen, Quasikristallen oder Materialien mit nanokristalliner Struktur untersuchen die Forscher noch viele weitere Vorgänge auf atomarer Ebene. Teilweise werden dabei die atomaren Vorgänge bei Dehnung, Bruch oder Verformung eines Materials am Computer simuliert. Je genauer die Ausgangsdaten sind – und daran arbeiten die Forscher tagtäglich – desto öfter lassen sich reale Experimente durch Simulationen ersetzen, die weniger zeitaufwendig sind und deren Ergebnisse sich leichter auswerten lassen.

Um jedoch eine zuverlässige Basis für weitere Experimente und vor allem für Simulationen zu schaffen, müssen noch viele Messreihen mit der Positronenlebensdauerspektroskopie durchgeführt werden, beispielsweise Messungen mit Materialien, die entweder bis kurz über den absoluten Nullpunkt abgekühlt oder bis beinahe zum Schmelzpunkt erhitzt worden sind.
Ist diese Basis erst einmal geschaffen, hoffen die Forscher, die Anzahl dieser Fehlstellen steuern zu können oder ihre Zahl wenigstens konstant gering halten zu können. Dies ist wichtig, da Atome oberhalb einer bestimmten, von Material zu Material unterschiedlichen Temperaturgrenze in diese Fehlstellen springen können und selbst eine Fehlstelle hinterlassen. Somit wandern Fehlstellen durch den Kristall, aber auch Atome können so ihre Plätze verlassen und durch einen Kristall wandern. Man bezeichet diesen Vorgang ebenfalls als Diffusion, und diese selbstständige Atombewegung ist dann ärgerlich, wenn eine bestimmte Ordnung innerhalb eines Systems aufrechterhalten werden soll wie innerhalb einer Solarzelle. Hier vermindert sich die maximale Stromstärke, die erreicht werden kann, wenn sich im Lauf der Jahre die Bor-, und Phosphoratome umverteilen, mit denen das Silizium dotiert ist. Auch setzt diese – durch Fehlstellen ermöglichte – Wanderung von Atomen der Anzahl von Transistoren auf einem Mikrochip Grenzen. Hier kann man Leiterbahnen und Transistoren momentan nicht viel kleiner machen, da sich sonst durch Verschiebung der Atome die Leitfähigkeit der Bahnen mit der Zeit drastisch verschlechtern würde. Auch auf die Transistoren würde sich bei kleinerer Fabrikation diese Atomverschiebung auswirken.

Damit sich das in Zukunft ändert, müssen erst die grundlegenden Mechanismen zur Entstehung und Verschiebung von Fehlstellen verstanden werden. In einem zweiten Schritt soll dann in einigen Jahren durch Änderungen in den Zusammensetzungen von gängigen Legierungen eine gezielte Steuerung der Fehlstellenanzahl möglich sein und zur Optimierung von Werkstoffen auf mikroskopischer und makroskopischer Ebene beitragen. In enger Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Metallforschung forschen die Stuttgarter Physiker bereits heute an den Chips und den Solarzellen von morgen ... und benutzen dazu Positronen, die ein wahres Spiel der Kräfte – nämlich das der Abstosßungskräfte zwischen dem geladenen Positron und den positiv geladenen Atomkernen – immer zielstrebig in Richtung von Fehlstellen in Kristallgittern befördert.




Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Nach den akzeptierten Theorien (besseres ist bisher nicht plausibel entwickelt) geschah kurz nach der Initialzündung (Urknall) eine weitere Explosion, in der Materie und Antimaterie sich gegenseitig vernichteten; übrig blieb der materielle Anteil (den wir Materie nennen), der den Anteil der Antimaterie überstieg. Die so gern postulierte Spiegelsymmetrie fand nicht statt; wäre Spiegelsymmetrie vollkommen gewesen, wäre alles untergegangen und wir bräuchten nicht zu diskutieren.
Es blieb also nicht genügend Antimaterie zeitlich und räumlich übrig, um mit diesem Teil bis zum Stadium materieller Großstrukturen zu kommen. Insoweit können weder nahe noch weit entfernte Objekte unseres bekannten Universums aus Antimaterie bestehen.
Da außerdem der Raum nicht leer (nur fast) ist, müßten bei einer größeren Ansammlung von antimateriellen Massen beständige Vernichtungsprozesse ablaufen, die sind nicht beobachtbar und somit ein indirekter Beweis für den durchgehend materiellen Charakter des bekannten Universums. Selbst die weitest entfernten Sternsysteme (zeitlich und räumlich) sind genügend lange nach der Initialzündung entstanden, sie können deshalb ebensowenig aus Antimaterie bestehen wie näher liegende Objekte.
Das ganze läßt sich auch mit unglaublich vielen und für Nicht-Spezialisten unglaublich unverständlichen mathematischen und physikalischen Formeln ausdrücken.



Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Was ist Antimaterie?
Heute weiß man, daß es neben der normalen Materie, aus der wir selbst und unsere Erde bestehen, noch die sogenannte "Antimaterie" gibt.

Anti-Materie gleicht normaler Materie, nur ist sie aus den Anti-Teilchen aufgebaut. So besteht das Anti-Wasserstoff - Atom aus einem negativ geladenen Anti-Proton im Kern und einem positiv geladenen Anti-Elektron, dem Positron, in der Hülle.

Dabei sind Anti-Teilchen - entgegen ihrer Bezeichnung - genauso real, wie "normale" Materie.





Wie entsteht Antimaterie?

Man geht davon aus, daß während des Urknalls Materie und Antimaterie in gleichen Mengen entstanden ist. Eines der großen Rätsel der modernen Physik ist die Beobachtung, das unser heutiges Universum fast ausschließlich aus normaler Materie besteht. Wo ist die Antimaterie geblieben?

Man kann Antiteilchen künstlich in großen Beschleuniger- anlagen erzeugen. Positronen, die Antiteilchen des Elektrons, entstehen auch bei bestimmten radioaktiven Kernzerfällen.









Was passiert, wenn Antimaterie und Materie zusammentrifft?

Treffen Antiteilchen und Teilchen zusammen, werden sie in energiereiche Strahlung umgewandelt. Dabei wird die Masse des sich gegenseitig vernichtenden Teilchen - Antiteilchenpaars nach Albert Einsteins berühmter Formel in Energie umgewandelt. Wir werden dies in einem Experiment während des Vortrags demonstrieren


Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Materie ist mehr als "nur" der Stoff, aus dem unsere Handys, das morgendliche Frühstücksei oder auch wir selbst gemacht sind. Um ihre dunklen, strahlend hellen und geheimnisvollen Seiten geht es bei der Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG), die vom 29. März bis 1. April 2004 etwa 450 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Universität Mainz versammeln wird. Dunkle Materie, kosmische Strahlung und neueste Erkenntnisse über den jüngsten Spross der Teilchenfamilie, das "Pentaquark", sind einige Schwerpunkte des Kongresses.
Gegen Regenschauer schützt der Regenschirm, gegen Schauer ganz anderer Art die Erdatmosphäre. Die Teilchen der kosmischen Strahlung, die ständig aus den Tiefen des Alls heranfluten, werden schon in den oberen Luftschichten fast vollständig herausgefiltert. Und so müssen die Forscher bei der Wahl ihrer Messstationen mehr als wählerisch sein. Das Ergebnis sind Observatorien, die an recht "exotischen" Orten gelegen sind: z. B. in den Eiswüsten des Südpols, auf den Kanaren oder in der argentinischen Pampa. Doch so aufwändig die Beobachtung der kosmischen Strahlung ist, sie lohnt sich allemal. Trägt sie doch viele Informationen über ihre "Absender" in sich. Und die reichen von den Schwarzen Löchern bis hin zu den rätselhaften "Gamma-Ray Bursts". Strahlenblitze, die in einer Sekunde mehr Energie abstrahlen, als unsere Sonne während ihres Milliarden Jahre langen Lebens (s. http://www.weltderphysik.de/themen/universum/astroteilchen (Archiv-Version vom 12.11.2004)).

Im Rahmen der Tagung wird aber nicht nur in den Himmel gespäht, die Erforschung der kleinsten Bausteine der Materie findet nach wie vor auch im Labor statt. Eine der wichtigsten Forschungsstätten ist hier das europäische Teilchenlabor CERN, das in diesem Jahr seinen 50. Geburtstag feiert. Und noch lange nicht zum "alten Eisen" zählt: vom neuen Teilchenbeschleuniger LHC, der 2007 den Betrieb aufnehmen soll, versprechen sich Fachleute aus aller Welt ganz neue Erkenntnisse - insbesondere über das mysteriöse Higgs-Teilchen. Gemäß der gängigen Theorie ist das Higgs-Teilchen ein eifriger Lieferant, der alle Komponenten der Materie mit Masse versorgt.

In Mainz geht es außerdem um so genannte Quarks, die sich im Herzen jedes Atomkerns tummeln. Diese Teilchen haben ein ausgeprägtes Sozialverhalten und treten stets in Begleitung auf. Während bisher aber nur Quarkduos und -trios bekannt waren, mehren sich nun die Hinweise auf ein Teilchen, das gleich aus fünf dieser Winzlinge aufgebaut ist. Neueste Erkenntnisse über dieses "Pentaquark" werden in Mainz vorgestellt. Was hat es mit diesen Teilchen auf sich? Forscherinnen und Forscher möchten an ihnen die "Starke Wechselwirkung" studieren - jene Naturkraft, die Quarks aneinanderkettet und letztlich unsere Welt zusammenhält (s. http://physicsweb.org/article/news/7/7/1/1).

Science-Fiction-Fans ist sie bestens vertraut, sorgt sie doch auf der "Enterprise" für den nötigen Schub: die Anti-Materie. Für die Physik allerdings hält sie noch viele Fragen parat. Denn bei der Geburt des Universums, dem so genannten Urknall, sollte nach heutiger Auffassung gleich viel Materie und Anti-Materie entstanden sein. Damit steht die Wissenschaft vor einem Rätsel: Weil sich Teilchen und Antiteilchen beim Aufeinandertreffen zu reiner Energie vernichten, hätte aus dem dichten Gedränge des Urfeuers eine Welt ohne Materie hervorgehen müssen. Durchflutet von Licht - und ohne Menschen. Dies ist offensichtlich nicht der Fall. Heutzutage ist die Materie in weit der Überzahl. Was steckt dahinter? Es wird vermutet, dass ein feiner Unterschied zwischen Materie und Antimaterie seine Finger im Spiel hat - im Fachjargon "CP-Verletzung" genannt. In den vergangenen 20 Jahren haben europäische Forscher, darunter auch Mainzer Wissenschaftler, dieses Phänomen unter die Lupe genommen. In jüngster Zeit kamen nun Experimente in Japan und in den USA dazu. Auf der Mainzer Tagung wird vom Stand der Forschung berichtet (s. http://physicsweb.org/article/world/16/7/8/1).

Ähnlich geheimnisvoll wie die Anti-Materie und dazu vollkommen unsichtbar ist die Substanz, die als "Dunkle Materie" das Weltall erfüllt - doch anders als Sterne und Galaxien leuchtet sie nicht, sie ist "dunkel". Aber aus was besteht sie nun, die dunkle Seite der Materie? Sind es flüchtige Neutrinos, leichtgewichtige WIMPs oder massive MACHOs (s. http://www.weltderphysik.de/themen/universum/ (Archiv-Version vom 23.12.2004) astroteilchen/dunklematerie)? Mehrere Fachbeiträge und ein öffentlicher Abendvortrag widmen sich genau diesen Fragen. Unter dem Titel "Das Geheimnis der Dunklen Materie - Woraus besteht das Universum" sucht Georg Raffelt (Max-Planck-Institut für Physik, München) nach dem Stoff, der den Lauf des Sterne mehr beeinflusst als alles, was wir heute durch unsere Teleskope sehen können. Die Suche beginnt am 31. März, um 20:00 Uhr im Hörsaal RW1 des Fachbereichs der Rechts- und Wirtschaftswissenschaften der Universität Mainz (Welderweg 9). Der Eintritt ist frei.

Weitere Informationen:
http://www.dpg2004.physik.uni-mainz.de (Archiv-Version vom 08.02.2005)
http://www.dpg-physik.de/presse/term.htm (Archiv-Version vom 09.02.2005)
http://www.dpg-tagungen.de/prog (Archiv-Version vom 12.01.2005)

URL dieser Pressemitteilung: http://idw-online.de/pages/de/news77685 Der idw
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Einige Termine der nächsten Tage
Christian Thomasius (1655-1728) als Wegbereiter modener ...
Sprache im Mittelalter
Die Münchner Kunstkammer der Herzöge Albrecht V. und ...
Symposium "Völkerrecht und IPR"
3. Leipziger Tierärztekongress


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Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Die US-Luftwaffe forscht mit Millionenaufwand an Technologien, die bisher allenfalls vom "Raumschiff Enterprise" bekannt waren: Antimaterie-Waffen sollen gewaltige Energie freisetzen, und selbst die Teleportation wird ernsthaft in Betracht gezogen.



DPA
Raumschiff "Enterprise" in Aktion: US-Militärs träumen von Antimaterie-Waffen und Teleportation
"Star Trek"-Fans erschauern wohlig, wenn der eigentlich friedfertige Captain Picard am Ende seiner Geduld ist und "Feuer" ruft. Aus den Torpedorohren der "Enterprise" flitzen rot glühende Kugeln, die Raumschiffe frecher Aliens werden in gewaltigen Explosionen zu Weltraumschrott verarbeitet oder gleich ganz pulverisiert. Der (theoretische) Trick: Antimaterie, wie sie in den "Photonentorpedos" steckt, und normale Materie vernichten sich beim Kontakt gegenseitig in einer gewaltigen Energieentladung. Legt man Einsteins Relativitätstheorie zugrunde, die Masse und Energie in Relation setzt, steckt in einem einzigen Gramm Antimaterie die Sprengkraft von 20 Kilotonnen TNT - sieben Kilotonnen mehr als die Hiroshima-Bombe.

Millionen Dollar für bizarre Forschungsprojekte

Nach getaner Arbeit, meist kurz vor dem Abspann, hebt Picard den Arm, schwenkt die Hand in Richtung unendlicher Weiten und befiehlt "Beschleunigen". Die "Enterprise"-Crew wirft den Warp-Antrieb an, der ebenfalls mit Antimaterie betrieben wird, und rauscht mit mehrfacher Überlichtgeschwindigkeit von dannen.

Nun will sich das US-Militär die potenziell unerschöpfliche Energiequelle nutzbar machen. Wissenschaftler der Air Force forschen mit Millionenaufwand an möglichen Anwendungen von Antimaterie, von Mini-Bomben bis hin zu extrem effizienten Triebwerken. Denn der exotische Stoff ist alles andere als Science Fiction; die Wissenschaft beschäftigt sich schon seit den dreißiger Jahren mit ihm.



Positronics/ AFRL
Schema eines Antimaterie-Triebwerks aus Edwards' Vortrag: Prototyp angeblich in 15 Jahren möglich
Die US-Luftwaffe lässt an der Eglin Air Force Base in Florida eine Abteilung mit dem bezeichnenden Namen "Revolutionary Munitions" mögliche Lösungen erforschen. Direktor Kenneth Edwards hat im März auf einer Konferenz des Nasa Institute for Advanced Concepts eine Rede über mögliche praktische Anwendungen von Antimaterie gehalten.

23 Space-Shuttle-Tanks in einem Gramm

In Bescheidenheit übte sich Edwards nicht: Sein Vortrag strotzte vor Superlativen und beeindruckenden Zahlen. Die Energiedichte von Antimaterie etwa sei mit 180 Megajoule pro Mikrogramm rund zehn Milliarden Mal höher als die von konventionellen Sprengstoffen. In einem Gramm schlummere so viel Energie wie in 23 randvollen Space-Shuttle-Tanks. Edwards wagte sogar die kühne Behauptung, für zwei Milliarden Dollar innerhalb von 15 Jahren den Prototyp eines Antimaterie-Triebwerks bauen zu können.

Noch wichtiger aber: Bei einem möglichen Waffeneinsatz würden "keine radioaktiven Rückstände" zurückbleiben, heißt es in dem Vortrag. Von einer solchen "sauberen" Massenvernichtungswaffe, die ein Zielgebiet nicht auf Jahrzehnte mit schädlicher Strahlung verseucht, träumen US-Militärs seit Jahrzehnten. Kritiker wenden dagegen ein, dass eben deshalb der reale Einsatz solcher Super-Bomben wesentlich leichter fiele als der von herkömmlichen Atomwaffen.

Noch im Frühjahr, berichtete die US-Zeitung "San Francisco Chronicle", habe sich Edwards' Team bereitwillig zu Interviews bereit erklärt. Wenige Wochen später aber habe das Pentagon den Forschern einen Maulkorb verpasst. Seitdem schweigt die US-Luftwaffe zu ihrer Arbeit an der Antimaterie.


Explosive Materie und Psycho-Teleportation: Lesen Sie im zweiten Teil, wie sich US-Militärs die Zukunft der Kriegsführung vorstellen



Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

KinkelZyklentheorie
Glossar . .
Absolute Temperatur ist Minus 273 Grad Celsius - die tiefste Temperatur, bei der ein Stoff keine Wärmeenergie besitzt
Antimaterie Wenn Materie und Antimaterie zusammentreffen, ereignen sich Explosionen und alle Materie ist nur noch als Energie vorhanden. Siehe Antimaterie
Anziehungskraft siehe --> Gravitation
Astronomische Einheit
AE [astronomical unit) ist die mittlere Entfernung Erde-Sonne, sie beträgt 149.597870 Millionen Kilometer. Entfernungen im Sonnensystem werden in Astronomischen Einheiten angegeben.
Atom Die Basiseinheit der Materie, also von jedem Stein oder jedem Krümel Erde etc. Sie besteht aus einem winzigen Atomkern, der einen Durchmesser von etwa 0,000000000002 Zentimeter und 99 % der Masse hat.

Der Kern wird von Elektronen und Neutronen umkreist. Das heißt, wenn wir besser und detaillierter sehen könnten, können wir erkennen, das alles in ständiger Bewegung ist.
Hierbei wirken Kräfte, die wesentlich stärker sind, als die Kraft, die die Erde in der Bahn um die Sonne hält. Es sind die Atomkernkräfte, die stärker als die Gravitationskräfte sind, dafür ist aber die Reichweite der Atomkräfte wesentlich kürzer.


Blitz ist laut Lexikon eine von Licht- und Schallerscheinung begleitete natürliche Funkenentladung zwischen verschieden geladenen Wolken. Diese Wolken bestehen aus Wassertropfen und/oder Eistropfen bzw. Wasserdampf.
Hier sind weitere Ursachen vorhanden. --> Antimaterie --> Blitzentstehung



Chronologieschutz ist die These vom Schutz der Zukunft und der Vergangenheit. Hierin wirken die Gesetze der Physik in einer Art zusammen, dass makroskopische Objekte (kleiner als 0,01 mm) nicht in der Zeit reisen können . Auch wird verhindert, dass Informationen in die Vergangenheit übertragen werden können.
Andere Schutzarten vor Paradoxon in der Vergangenheit wären:
1) So verliert ein Zeitreisender das Gedächtnis.
2) Der Zeitreisende hat einen 1000 mal schnelleren Zeitablauf als die in der Vergangenheit Lebenden.
Während beim Zeitreisenden 1000 Sekunden vergehen, wären es für den Menschen in der Vergangenheit nur 1 Sekunde. Die Menschen der Vergangenheit wären wie gemeißelte Statuen für den Zeitreisenden. Und umgekehrt wäre eventuell höchstens nur ein kurzes Huschen zu sehen. Das hat die Folge, dass keine Kommunikation entstehen kann - ebenso kann keine Veränderung der Vergangenheit stattfinden.
Siehe auch Zeitreisen --> Chronologieschutz


Determinismus ist die philosophische Meinung, dass alles in der Welt durchgängig bestimmt sei. Die menschliche Willensfreiheit wird geleugnet, bzw. der Mensch hat keine eigene freie Willensentscheidung.
Dimensionen
- Raum und Zeit In unserem Lebensraum gibt es vier Dimensionen: Drei Raum- (Länge, Breite und Höhe) und die Zeitdimension als Vierte.
Höhere und aufgewickelte Dimensionen: Warum bemerken wir nicht weitere Dimensionen außer den Raum mit Länge, Breite und Höhe und die Zeit als Vierte?
Man nimmt an, dass die anderen Dimensionen in einem Raum von sehr geringer Ausdehnung gekrümmt sind - etwa in der Größenordnung von 0,0000000000000000000000000000001 Zentimeter.
Die Dimensionen sind flach und einfach zu klein, um von uns wahrgenommen zu werden. Genauso können wir auch nicht die Dicke der Strohhalmwand aus größerem Abstand erkennen.
Warum haben sich drei Dimensionen des Raumes und die der Zeit abgeflacht, während die anderen fest zusammengerollt blieben?
Stephen Hawking: Eine mögliche Antwort liefert das anthropische Prinzip. Zwei Raumdimensionen wären für Wesen wie uns nicht ausreichend. Ein Blutkreislauf in zweidimensionalen Geschöpfen ist schwer vorstellbar. Ein Wesen in zwei Dimensionen hätte nur Länge und Breite, aber keine Höhe.

Probleme würde es auch bei mehr als drei Raumdimensionen geben. Die Gravitationskraft zwischen zwei Körpern (z.B. Planet und Sonne) würde mit der Entfernung rascher abnehmen als in drei Dimensionen. Damit würde die Umlaufbahn der Erde um die Sonne instabil werden.

Das Leben, zumindest in der uns bekannten Form, kann nur in Regionen der Raumzeit vorkommen, in denen die drei Raumdimensionen und die Zeitdimension nicht eng zusammengerollt sind.



Dunkle Materie
Ihre Existenz wurde bis jetzt nicht bewiesen. Mit dem Teleskop ist sie nicht sichtbar, aber sie soll an den Gravitationseffekten erkennbar sein.
St. Hawking meint : Wenn wir die Massen aller Sterne summieren, die wir in unserer und anderen Galaxien sehen können, so kommen wir insgesamt auf weniger als ein Hundertstel des Betrages, der, selbst bei niedrigster Schätzung der Expansionsgeschwindigkeit, erforderlich wäre, um die Expansion des Universums aufzuhalten. Unsere und andere Galaxien müssen indessen große Mengen "dunkler Materie" enthalten, die wir nicht direkt sehen können, deren Vorhandensein sich jedoch aus Beobachtungen ableiten lässt, dass sie mit ihrer Gravitation die Bahnen der Sterne in den Galaxien beeinflussen. ENDE ZITAT.
Diese Materie wird gesucht. Siehe auch Dunkle Materie.
Hierbei bleibt nur nicht nachvollziehbar, weshalb man glaubt, alle Massen der Sonnen im gesamten Universum aufsummiert zu haben, da nur ein Teil des Universums erforscht ist. Also ist doch nur ein Teil der Anzahl der Sonnen bekannt und schon die Summierungszahl aller Sternenmassen ist unvollständig. Auch eine Schätzung aufgrund der gemittelten Universumsdichte ist unzureichend, da das Gesamtvolumen des Universums unbekannt ist. Hierbei geht man wohl davon aus, dass im bekannten Teil des Universums in einem Volumen von z. B. einem Kubikparsec eine bestimmte durchschnittliche Anzahl von Masse (durch Sterne und Planeten etc.) vorhanden ist. Das wird dann hochgerechnet auf den unbekannten Teil des Universums, von dem man nicht einmal weiß, wie weit er sich erstreckt. Daraus wird geschlossen, dass noch eine dunkle nicht sichtbare Materie da ist? Ist das richtig?

Eine mögliche Antwort ist:
In der Kosmologie beschäftigt man sich zwangsläufig mit Schätzungen. Es handelt sich bei kosmologischen Aussagen deshalb vielleicht häufiger als sonst in der Wissenschaft, um Hypothesen. So schreibt unter anderem auch Hawking aufgrund des heutigen Wissensstandes, womit auch sonst. Was er schreibt ist nicht unvernünftig. Man darf durchaus davon ausgehen, dass die Materieverteilung im gesamten Universum ungefähr homogen ist und somit der von uns beobachtete Teil repräsentativ ist. Die Ausdehnung des Universums beträgt etwa 14,5 Milliarden Lichtjahre ( Die Zeit als Längenmaß ist davon ausgehend, dass sich das Universum seit etwa 14,5 Milliarden Jahren (Urknall) ausdehnt). Die dunkle Materie, die Hawking erwähnt ist nun auch schon tatsächlich gefunden worden, mit Hilfe von Gravitationslinsen - letztere ein Resultat der allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein.

Die kritische Dichte
Tatsächliche Dichte grösser als 1 : Das Universum dehnt sich für alle Zeiten aus. Der Brennstoff der Sonnen wird in vielen Milliarden Jahren erschöpft sein und die Sonnen erkalten alle. Das Universum ist toter Stein, der im All treibt.

Tatsächliche Dichte kleiner als 1 : Das Universum dehnt sich noch etwa 10 bis 20 Milliarden weiter aus und dann überwiegt die Masse der Materie im Inneren und die Ausdehnungsgeschwindigkeit wird immer langsamer bis es zur Umkehr (Kollabierung oder Kontraktion) kommt - Zunächst entwickelt sich alles wie bisher. Doch dann nach etwa 20 Milliarden Jahren wird die Materiedichte immer höher und alle Sterne und Planeten werden heisser und auch zerstört. Es erfolgt der Endknall (Big Crunch). Es ist aber nur die Umkehr des Urknalles.


Erdanziehung --> Siehe Gravitation
.
Ereignishorizont





ist der Schwarzschildradius. Nachdem diese Linie überschritten wurde, ist ein Entkommen aus den Black Hole nicht mehr möglich, da die Mindestfluchtgeschwindigkeit höher als die Lichtgeschwindigkeit ist. (Bild zu Black Holes)
Hinter dem Ereignishorizontes eines Schwarzen Loches gelten besondere Regeln: Wir können nur von solchen Objekten aus dem Schwarzen Loch etwas empfangen, deren Fluchtgeschwindigkeit grosser als die Lichtgeschwindigkeit ist. Wir können den Bereich nur bis zum Ereignishorizont wahrnehmen, alles dahinter ist zwar vorhanden, aber für uns nicht wahrnehmbar. Allerdings soll es eine Strahlung geben, die aus dem Schwarzen Loch über den Ereignishorizont hinaus emmittieren soll, also das Schwarze Loch verlassen kann.




Erde Die Erde existiert etwa seit 4,5 Milliarden Jahren.

Die Erde zieht eine elliptische Bahn um die Sonne, wobei diese in einem Brennpunkt der Ellipse steht. Sonnensystem

Expansion ist die ständige Ausdehnung des Universums. --> siehe auch Kontraktion. Bei der Ausdehnung des Weltalls (Expansion ) bewegen sich alle Sterne, Planeten und Galaxien von der Erde weg.
Die Expansion des Raumes - und das wird beobachtet: um so weiter Galaxien von uns entfernt sind, desto schneller scheinen sie sich von uns zu entfernen.
Dieser Zusammenhang wird auch als Hubbles Gesetz bezeichnet. Wie gesagt, der Effekt ist unabhängig von der Richtung. Eine interessante Schlussfolgerung ist der Ereignishorizont: weil die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, können wir nur von solchen Objekten etwas empfangen, deren scheinbare Fluchtgeschwindigkeit kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist. Anders herum gesagt, können wir die Welt nur bis zu einer gewissen Entfernung wahrnehmen, dem Ereignishorizont. Dahinter hört die Welt nicht auf, nur können wir sie nicht mehr beobachten.
Die Expansion des Universums hat eine Geschwindigkeit von etwa 72 Kilometern pro Sekunde je Megaparsec (3,26 Millionen Lichtjahre) Entfernung. Danach wächst der Abstand einer 3,2 Millionen Lichtjahre
entfernten Galaxie durch die Raumexpansion pro Sekunde um 72 Kilometer an. Sie wächst proportional mit der Entfernung. Umso weiter weg umso grösser ist die Fluchtgeschwindigkeit. Diese Präzisierung der Hubble-Konstante wurde in der Ausgabe des "Astrophysical Journal"
genannt.

Wellenlängen müssten dann auch gedehnt werden. Eine Ausnahme ist, dass Andromeda mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 KM /Stunde auf uns zu kommt.
Die Sonne fliegt mit 220 km/Stunde um das Zentrum der Milchstrasse.
Die Milchstrasse fliegt mit 50 Km / Stunde um die Lokale Gruppe der Galaxien
Die Lokale Gruppe der Galaxien fliegt mit 200 Km / Stunde innerhalb des Virgo Sternhaufens.
Die Nettogeschwindigkeit der Erde um die Sonne beträgt etwa 400 Km / Stunde.

Zu der Theorie der Expansion sei auch gesagt, dass es eine andere Theorie gibt:
Vielmehr ist die Expansion des Universums eine Expansion des Raumes an sich. Sie beinhaltet keine tatsächliche Bewegung der Galaxien, sondern die Galaxien bleiben an ihrem Ort und nur der Raum dazwischen deht sich aus. Das würde der Urknalltheorie widersprechen. Davon wusste auch Hubble, der die Dehnung des Raumes an sich aber nie akzeptierte. Das kann heißen, dass die Geburt (Entstehung) des Raumes seit dem Urknall bis heute noch andauert und noch nicht abgeschlossen ist.
Ausdehnung des Universums - Expansion


Fusion Verschmelzung von Atomkernen. Das Gegenteil der Kernspaltung.
.
Geodäte Allgemein ist eine Geodäte die kürzeste Verbindung zwischen 2 Punkten an der Erdoberfläche - eine Großkreis.

Bild: Geodäte - Bilduntertext: Wenn wir auf der Erdoberfläche vom Punkt A zum Punkt B gehen wollen, wäre der kürzeste Weg in einer Geraden entlang der gelben Linie durch das Erdreich . Da dies nicht möglich ist, werden wir wohl auf der roten Linie auf der Erdoberfläche zwangsweise gehen. Das wäre nun der für uns kürzeste Weg von A zum Punkt B.
Der rote Weg ist die Geodäte (Grosskreis) und länger als der gelbe Weg. Wir gehen aber den roten Weg und merken nicht, dass wir umgeleitet werden. Für Flugzeuge ist die rote Linie der kürzeste Weg von A nach B.

Dasselbe gilt sinngemäß in gleicherweise für den Lichtstrahl, dessen Weg im Bereich einer Masse gekrümmt wird (siehe auch "Die Holzkiste im Weltraum" ) und gilt sinngemäss auch für die
elliptischen Planetenbahnen um die Sonne. Genauso auch für die wiederkehrenden Kometen, wie den Halleyschen Kometen, der alle 76 Jahr in die Nähe der Erde kommt.


Strahlablenkung
Bildtext: In der Umgebung massereicher Himmelskörper wird der Raum durch die Gravitation (Anziehung) gekrümmt. Das gilt auch für Lichtstrahlen. Vom Stern am Punkt 4 werden Lichtstrahlen gesendet. Auf der Erde stehend wird der Stern gesehen, Wir meinen jedoch, dass sich der Stern am Standort 3 befindet. Doch im Bereich 2 werden die Strahlen umgelenkt und der Stern befindet sich tatsächlich am Standort 4. Das alles infolge der Krümmung des Raumes.

siehe Lichtstrahlenkrümmung

Wie sieht man einen Gegenstand

Weshalb ist die gelbe Linie nicht kürzer
als die Rote Linie - Bild: Geodäte




Glossar ist am Ende eines Buches. Hier werden Fremdwörter erklärt
Gravitation - Anziehungskraft Zum Verständnis muss man sich klar machen, dass nur durch das Vorhandensein einer Masse ( eines Planeten oder Sterns ) Kräfte entstehen, die auf andere Massen wirken. Gravitation ist die Kraft der gegenseitigen Anziehung zweier Massen (Z. B. Sonne und Erde).
Durch die Gravitation erscheint bei uns zum Beispiel alle 76 Jahre ein Komet, der allein durch diese Kraft im Erscheinungsrhythmus gehalten wird. Der Halley Komet verschwindet dann wieder in Milliarden von Kilometern und wird nach etwa 38 Jahren wieder hier zur Sonne hergezogen. Nur allein durch das Vorhandensein seiner Masse.
Die schwere Masse ist die Ursache der Anziehung, die die Körper aufeinander ausüben. Das ist die Gravitation. Das gilt auch für die Planeten des Universums. Die Beschleunigung frei fallender Körper im Fall und die Gravitationskonstante vom Stoff der Körper sind unabhängig. Deshalb ist das Verhältnis von träger Masse zu schwerer Masse konstant. Man kann also beide einander gleichsetzen. Diese Äquivalenz bildet eine der Grundlagen der allg. Relativitätstheorie. Teilchen mit Ruhemasse können nicht auf Lichtgeschwingkeit beschleunigt werden, da ihre Masse unendlich gross werden würde.
Ein Planetensystem ist ein durch Gravitation gebundenes System aus Planeten und die an sie gebundenen leichteren Körper (Monde).
Die Gravitation bewirkt, das unser Sonnensystem in seinem Zustand bleibt und die einzelnen Planeten nicht ihre Bahn verlassen.
Nach Einstein: "Die Gravitation ist keine Kraft, sondern eine Eigenschaft der Raum-Zeit".
Newton hat erkannt, dass zwischen zwei Körpern eine Kraft wirkt. Newton konnte es auf ein einfaches Gesetz zurückführen und die Planetenbewegung mit einem auch auf der Erde geltenden Prinzip erklären.


Gravitationskollaps
Gravitationswellen
-Wenn ein Stern (Sonne) seinen Brennstoff verbraucht hat, steht ihm ein Gravitationskollaps bevor. Er verglüht und fällt unter dem eigenen Gewicht zu einer toten Masse zusammen .
- Die Existenz von Gravitationswellen folgt aus Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Bisher wurden diese noch nicht nachgewiesen. Gravitationswellen verursachen eine Verzerrung des Raums.
-
Hypetunnel ist ein "Hyperdimensionaler Tunnel" - also ein "HypeTunnel" - der sich im Hyperraum befindet und Universen verbindet.
[worm hole] Eine hypothetische tunnelartige Raumzeitstruktur.
Es ist eine dünne Röhre, die eine Verbindung in weit entfernte Bereiche des Universums oder in Parallel- oder Baby- Universen herstellt. Am anderen Ende der Röhre dürfte sich auch ein weisses oder Schwarzes Loch befinden. Nach Hawking kann das Wurmloch die Möglichkeit von Zeitreisen eröffnen. Einen Beweis für Wurmlöcher gibt es bis heute nicht.
Auf Längenskalen der Plancklänge könnte die Raumzeit schaumartig sein und mit
Wurmlöchern (Hypetunneln) durchlöchert sein.
Hypetunnel
Hypothese ist die Annahme zur Erklärung bestimmter Tatsachen, aber ohne Beweise
Impressum Hier werden Autor, Erscheinungsjahr und Verlag genannt
Index In Homepages. Im Index wird der Inhalt der Homepage gelistet.
instabil Wenn z. B. die Umlaufbahn der Erde um die Sonne instabil wird, verlässt die Erde die Bahn und stürzt in die Sonne
.
Kollabieren oder Kontraktion - ist die Umkehr der Expansion (Ausdehnung) - also ein langsames Zusammenstürzen des Weltalls. Seit etwa 14,5 Milliarden Jahren expandiert das Universum. Es wird davon ausgegangen, dass diese Ausdehnung in Jahrmilliarden beendet ist und es dann kollabiert. Das heisst, dass dann die Kontraktion beginnt - bis es zum Endknall kommt
Kometen Kometen sind Wanderer im Weltraum, die in bestimmten Zeitabständen in der Nähe der Erde erscheinen und desöfteren einen Schweif besitzen. Kometen auf ellipsenbahnen gehören zum Sonnensystem und können sich nicht aus ihm entfernen. Allerdings kann dabei Ihre Bahn weit hinter die des Pluto hinausragen. In diese Bahn werden sie von der Sonnengravitation gezwungen. --> Gravitation
Der Komet Halley ist ein "Wiederkehrender Komet" mit einer Laufzeit von 76 Jahren.
Comet Halley
Zuletzt war er in 1986 am Himmel zu sehen. Davor im Jahr 1910. Halley berechnete die Bahn des Kometen.


Die Bahn des Halley´schen Kometen während einer Periode von 76 Jahren

Komet Shoemaker-Levy 9 wurde von Shoemaker und Levy 1993 entdeckt und sorgte im Juli 1994 nach für ein grandioses Feuerwerk auf dem Jupiter.
Komet Schwassmann-Wachmann 1 = Periodischer Komet mit 16.1 Jahren Umlaufzeit. Entdeckt in Hamburg 1927. Läuft auf einem fast kreisförmigen Orbit zwischen Jupiter und Saturn um.
Komet Tebbutt = Sehr heller (mit blossem Auge beobachtbarer) Komet, 1861 von einem australischen Amateurastromon entdeckt. Die Erde flog am 30. Juni 1861 unbeschadet durch den Kometenschweif.
Komet Temple-Tuttle = Wiederkehrender Komet mit 32 Jahren Periode; verantwortlich für die Leoniden- Meteorschauer.
Komet West = Sehr heller (mit blossem Auge sichtbarer) Komet. Entdeckt 1975. Sehr ausgeprägter Schweif

Komet Hale-Bopp


Kontraktion Zusammenziehung des Universums
In der Theorie geht man hier davon aus, dass sich das Universum nach der Beendigung der Ausdehnungszeit wieder zusammenzieht. Dabei werden die Abstände zwischen den Galaxien und den einzelnen Planetetensystemen wieder kleiner.
Kontraktion
Kosmologie Kosmologie ist die Lehre vom Universum (Weltall) als einem einheitlichen Ganzen. Die Instrumente hierzu sind die Mathematik, die Physik und die Astronomie. Der Kosmologe kann keine Vergleiche anstellen, da das Universum nur einmal vorhanden ist. Auch die langen Zeiträume des Ablaufes im Universum bilden Probleme.




Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Antiatome sind Fremdlinge in einer Welt die vollständig aus Materie
besteht.
Im Prinzip sind Antiatome genauso aufgebaut wie gewöhnliche Atome
nur mit dem Unterschied, daß der Atomkern negativ und die Elektronen
positiv sind.
Trifft nun ein Antiematerie-Teilchen auf ein Materieteilchen, vernichten
sie sich gegenseitig und zerstrahlen zu reiner Energie.
Leider lassen sich einzelne Antiatome nur mit sehr großen Aufwand in
Teilchenbeschleunigeranlagen erzeugen.
Könnte man große Mengen von Antimaterie herstellen und kontrollieren,
so hätte man eine gigantische Energieausbeute.
Ließe man ein Kilo Antimaterie mit ein Kilo Materie reagieren, erhielte
man eine Energiemenge, die den Bedarf Deutschlands für eine Woche
decken würde. Dies ist ein vielfaches der Leistung von Kernkraftwerken
und das ohne Reste, wie zum Beispiel in Form von Atommüll.
Leider ist die Antimaterieforschung noch eine reine Grundlagenwissenschaft.

Rein theoretisch muß am Anfang des Kosmos Materie und Antimaterie in
gleichen Mengen vorhanden gewesen sein. Daher ist es denkbar das in den
weiten des Universums eine Spiegelwelt existiert die nur aus Antimaterie
besteht. Jedoch vermuten die meisten Physiker das schon Sekundenbruchteile
nach dem Urknall die Materie die Überhand bekommen haben muß, denn
sonst wäre die Materie im Teilchenkrieg total ausgelöscht worden

Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.

Selbst wenn es gelänge, auch Raumschiffe Gravitationsfelder erzeugen zu lassen,
bleibt die Frage, wo die enorme Energie dafür herkommen soll. Doch auch hierfür haben die Enterprise Macher die passende Idee parat: die Energiegewinnung aus Materie – Antimaterie. Denn so entstünde ein Vielfaches der Energie, die bei der Explosion einer Wasserstoff-Bombe frei wird.
Und auch an dieser Star Trek Vision arbeiten Wissenschaftler ernsthaft: In einem Teilchenbeschleuniger der Genfer Forschungseinrichtung CERN ist es Forschern gelungen, Antimaterie zu erzeugen. Dort beschleunigen sie kleinste Teilchen wie Atome fast auf Lichtgeschwindigkeit. Kollidieren diese, entsteht für einen Sekundenbruchteil Antimaterie und gewaltig viel Energie. Doch die trifft sofort wieder auf positive Materie und verpufft. Noch gelingt es nicht, Antimaterie dauerhaft zu erzeugen. Gelänge es, wären alle Energieprobleme der Erde für immer gelöst.

Auch beim Urknall entstand Antimaterie

Dass Antimaterie kein Hirngespinst ist, wissen Forscher schon seit längerer Zeit:
Beim Urknall vor 15 Milliarden Jahren entstand aus gewaltiger Energie Materie - aber auch Antimaterie. Doch die verflüchtigte sich in die unendlichen Weiten des Universums.
Auch wenn die Ideen der Star Trek Macher den ein oder anderen Haken haben: Albert Einstein würde sich bestimmt über sie freuen: Denn eines tun sie ganz sicher: Sie inspirieren die Forschung.


Experten widerspricht man nicht!!
Besser man wartet bis sie es selber tun.