Ich bin so am überlegen, wie man Antimaterie speicher kann; in Speicherringen: klar.
Interessanter finde ich die Penning-Falle, bei der z.B. Antiprotonen in einem statischen elektrischen und magnetischen Feld gespeichert werden.
Gibt es eine (theoretische) Möglichkeit größere Mengen an Antimaterie (-protonen) zu speichern?
Mir kam der Gedanke, dass man ein Antiproton möglicherweise im Inneren eines Buckminster-Fullerens speicher könnte; aus Gründen der Neutralität müsste man halt auch eines seiner Außenelektronen entfernen.
Das Antiproton könnte mit dem Fulleren nicht reagieren, denn käme es ihm zu nahe, würde es von den gleich (negativ) geladenen Elektronenhüllen des Moleküls abgedrängt werden, sodass es keinen Zugang zu den Protonen des Fullerens hätte.
Mal abgesehen, davon, wie man Milliarden und Abermilliarden von Antiprotonen in Fullerene packen könnte - und wie man die dann zur Nutzung auch wieder herausbekommt: was haltet ihr davon?
Man könnte auf diese Weise Antimaterie wie eine ganz normale Flüssigkeit lagern und transportieren.
Gibt es eine (theoretische) Möglichkeit größere Mengen an
Antimaterie (-protonen) zu speichern?
Was ist denn bei dir eine „größere Menge“? 100 Antiprotonen? Oder im Grammbereich?
Du musst dir darüber im klaren sein, dass du nicht so wahnsinnig viele geladene Teilchen auf kleinem Raum unterbringst, weil die sich ja abstoßen. Wenn, dann müsstest du für makroskopische Mengen schon größtenteils neutrale Atome bauen, und die chemisch an ein paar Ionen binden, mit denen du sie in einer Falle halten kannst.
Mir kam der Gedanke, dass man ein Antiproton möglicherweise im
Inneren eines Buckminster-Fullerens speicher könnte; aus
Gründen der Neutralität müsste man halt auch eines seiner
Außenelektronen entfernen.
Ein Fulleren ist nicht so besonders groß, insbesondere klein genug, dass einzelne eingeschlossene Teilchen durchaus bis in die Nähe der Wand tunneln könnten.
Das Antiproton könnte mit dem Fulleren nicht reagieren, denn
käme es ihm zu nahe, würde es von den gleich (negativ)
geladenen Elektronenhüllen des Moleküls abgedrängt werden,
sodass es keinen Zugang zu den Protonen des Fullerens hätte.
Klassisch betrachtet ja. Die Quantenmechanik schlägt dir aber hier ein Schnippchen.
Klassisch betrachtet ja. Die Quantenmechanik schlägt dir aber
hier ein Schnippchen.
Interessanter Gedanke, das Tunneln hab ich nicht bedacht; ich hab mal ein wenig gerechnet:
Zuerst hab ich einen Potentialtopf mit Durchmesser 100 pm angenommen, Potentialwall 45 eV hoch und 50 pm breit; dann hab ich ein Elektron reingesetzt und eine Tunnelwahrscheinlichkeit von immerhin 24 % erhalten.
Das erscheint mir von den Zahlenwerten her realistisch (Annahme: das Elektron hat etwa Nullpktenergie);
Ein Proton ist aber viel schwerer; mit denselben Werten wie oben aber der Protonenmasse bekomme ich eine Tunnelwahrscheinlichkeit von nur mehr 2,2EE-64; das würde bedeuten, dass innerhalb eines Jahres nur 10ee-41 % der Antiprotonen durch Tunneln verloren gehen.
Nehmen wir nun die ABmessungen eines Fullerens her:
Potentialtopf mit Breite 700 pm (Durchmesser eines Fullerens),
Potentialwall mit 80 pm Breite (in etwa der Radius eines C-Atoms; die Wanddicke eines Fullerens ist also eher sogar größer, aber ich will ja eine Abschätzung); Als Wallhöhe nehme ich nur 20 eV; das scheint mir zwar zu gering, aber sicher ist sicher.
Damit erhalte ich eine Tunnelwahrscheinlichkeit von 10ee-68;
Das entspricht einem Schwund durch Tunneln von ca. 10ee-47 % pro Jahr.
Das Tunneln als Gegenargument schließe ich für mich daher aus.
Hallo
Ich habe herausgelesen, Du möchtest Antimaterie in normalen Kohlenstoff lagern.
Der Kohlenstoff wird aber insgesamt elektrisch neutral sein, bzw. Ladungen innerhalb eines beliebigen Objektes werden nach außen gedrängt.
In anderen Worten, Antimaterie reagiert sofort mit normaler Materie.
Nur bewegte Ionen im Vakuum lassen sich speichern, soweit ich weiß.
Mfg
Der Kohlenstoff wird aber insgesamt elektrisch neutral sein
Eigentlich sollte das Fulleren die Ladung +1e tragen, damit der ganze Komplex (Fulleren + eingeschlossenes Antiproton) neutral ist.
bzw. Ladungen innerhalb eines beliebigen Objektes werden nach
außen gedrängt.
Tatsächlich? Das ist mir neu. Ladungen in einer leitenden Vollkugel: ok. Aber das Fulleren ist ja eine Hohlkugel.
Das Innere eines leitenden Hohlkörpers ist feldfrei (und soweit ich weiß sind einzelne Fullerene gute Leiter, während zwischen den einzelnen Molekülen kein Strom übertragen wird)
Das Antiproton dürfte im Inneren also erstmal kein Feld spüren.
In anderen Worten, Antimaterie reagiert sofort mit normaler
Materie.
Naja, ich dachte mir das so: kommt das Antiproton den Innenwänden des Fullerens zu nahe, dann darf man es nicht mehr als perfekte Kugel sehen; die Wandung des Fullerens besteht ja aus C-Atomen, die wiederum eine Hülle aus negativen Elektronen haben; das Antiproton ist aber auch negativ geladen; kommt es den Elektronenhüllen der C-Atome zu nahe, spürt es in erster Linie diese negative Elektronenladung und wird davon wieder zurück in Richtung Fulleren-Mitte gestoßen. DasAntiproton kommt nur mit den Elektronen in Berührung (was egal ist), zu den Protonen der C-Atomkerne kommt es ja erst gar nicht, also kann es auch nicht annihilieren…
Oder?
Einmal andersrum. Wie wollst du denn die Antiprotonen in ein Fulleren „reintun“??
Außerdem, wieso sollten die Antiprotonen die Elektronen nicht einfach abstoßen und dann auf den Kohlenstoffkern sausen?
Ein neutrales Kohlenstoffatom zieht Elektronen, Protonen, alle geladenen Teilchen an.
Es findet entweder ein Ladungsausgleich statt, oder beide kleben irgendwie zusammen.
Bei den Protonen und den Antiprotonen sind das Masse-Ladungsverhältnis ähnlich, im Gegensatz zu Elektronen gegenüber Antiprotonen.
Elektronen und Antiprotonen stoßen sich ab, klar.
Die Bewegung eines Elektrons geht klar weg vom Antiproton, es würde auch nie „von alleine auf die Idee kommen“, ein Antiproton dahinzukicken, wo es wohl hinsoll.
Andererseits gibt es für Protonen bzw. wahrscheinlich ebenso für Kohlenstoffkerne keine Möglichkeit, einen stabilen Orbit für Antiprotonen „anzubieten“.
Jetzt muß ich aber aufhören, weil meine Kenntnisse nicht weiterreichen. Ich halte es für praktisch, einmal zu schauen, wie denn Antiprotonen z.B. festgehalten werden, bzw. wie sich Antimaterie überhaupt verhält.
MfG
Matthias
Einmal andersrum. Wie wollst du denn die Antiprotonen in ein
Fulleren „reintun“??
Ja, das ist eine gute Frage; darauf hab ich leider auch noch keine Antwort; beim Komplex He@C60 macht mans so: man verdampft Graphit in einer He-Atmosphäre; dabei entstehen dann auch Fullerene, in denen Helium eingeschlossen ist. Diese Methode würde für Antimaterie wohl nicht funktionieren…
Gut möglich, dass die Idee, auch wenn ein Antiproton in einem Fulleren eingeschlossen werden könnte, am Füll-Problem scheitern könnte.
Außerdem, wieso sollten die Antiprotonen die Elektronen nicht
einfach abstoßen und dann auf den Kohlenstoffkern sausen?
Ein Kohlenstoffatom hat 2 Schalen; auch wenn das Antiproton die 4 äußeren Elektronen zur Seite drängen kann, sind immer noch die Elektronen der K-Schale im Weg, die den Kern „beschützen“. Ich denke halt, dass ein einzelnes eingeschlossenes Antiproton dafür nicht ausreichend kinetische Energie hat.
Ich meine: sogar Positronen dringen ja etwas in Materie ein und vollführen Stöße mit den normalen Atomen (also deren Elektronenhüllen), bevor sie annihilieren.
So einfach scheint die Anihilation also auch nicht zu sein.
Ein neutrales Kohlenstoffatom zieht Elektronen, Protonen, alle
geladenen Teilchen an.
Es findet entweder ein Ladungsausgleich statt, oder beide
kleben irgendwie zusammen.
Sprichst Du von Van-der-Waals-Kräften? Ich denke immer noch, dass die abstoßenden elektrischen Kräfte zwischen Antiproton und Elektronenhülle der C-Atome überwiegen.
Aber solange man das nicht experimentell testen kann ist es wohl sowieso müßig zu spekulieren.
Mich hat halt einfach die Meinung anderer mal interessiert.
Ein Kohlenstoffatom hat 2 Schalen; auch wenn das Antiproton
die 4 äußeren Elektronen zur Seite drängen kann, sind immer
noch die Elektronen der K-Schale im Weg, die den Kern
„beschützen“. Ich denke halt, dass ein einzelnes
eingeschlossenes Antiproton dafür nicht ausreichend kinetische
Energie hat.
K-Schale hin oder her, die K-Schale zusammen mit dem Kern des Kohlenstoffes ist insgesamt positiv. Ein Antiproton würde davon angezogen werden.
Und die Ladungsbilanz bringst Du z.B. durcheinander.
Vergiss mal die ganze Chemiegeschichte, wenn es um stark geladene Partikel geht.
Ich meine: sogar Positronen dringen ja etwas in Materie ein
und vollführen Stöße mit den normalen Atomen (also deren
Elektronenhüllen), bevor sie annihilieren.
So einfach scheint die Anihilation also auch nicht zu sein.
Das kann sein, schließlich findet man so etwas wie Strukturen und Potentiale usw… Aber bzgl. Vereinfachungen, Antimaterie passt einfach nicht zur normalen.
Ein neutrales Kohlenstoffatom zieht Elektronen, Protonen, alle
geladenen Teilchen an.
Es findet entweder ein Ladungsausgleich statt, oder beide
kleben irgendwie zusammen.
Sprichst Du von Van-der-Waals-Kräften? Ich denke immer noch,
dass die abstoßenden elektrischen Kräfte zwischen Antiproton
und Elektronenhülle der C-Atome überwiegen.
Ich meine die Elektrostatik.
Aber solange man das nicht experimentell testen kann ist es
wohl sowieso müßig zu spekulieren.
Nein, ein solches Experiment lohnt sich nicht, soweit es mein Wissensstand ist.