Annihilation: warum?
Hi Erwin
warum vernichten sich eigentlich teilchen und antiteilchen, wenn sie aufeinandertreffen?
Das „warum“ ist auch physikalisch nicht problemlos. Zunächst aber ist es physikalisch verstehbar aus genau denselben theoretischen Hintergründen, aus denen man die Existenz von Antiteilchen überhaupt postuliert hatte, lange bevor man diese Teilchen dann tatsächlich nachweisen konnte (fast alle von den unzählig vielen Teilchen sind theoretisch postuliert worden, bevor man sie fand). Die zugehörige Theorie ist die relativistische Qunatenfeldtheorie, bei der Dirac (der schon erwähnt wurde) eine entscheidende Rolle spielte.
einfach nur die umgekehrte ladung kann es doch nicht sein.
Richtig. Teilchen und Antiteilchen unterscheiden sich nicht nur in der entgegengesetzten elektrischen Ladung. Es kommen noch andere (sogenannte „ladungsartige“) Quantenzahlen dazu: Baryonenzahl, Leptonenzahl, Color (bei Quarks), Strangeness, magnetisches Moment.
Es gibt zwei Klassen von Teilchen: Fermionen und Bosonen. Antiteilchen haben nur die Fermionen. Für diese gilt das „Pauli-Prinzip“: Sie können sich nur am gleichen Ort aufhalten, wenn sie nicht in allen Quantenzahlen gleich sind. Das ist aber bei Teilchen und Antiteilchen gerade auch nicht der Fall. Aber diejenigen Quantenzahlen, in denen sie ungleich sind, sind hier gerade so, daß sie sich (da es „additive“ Quantenzahlen sind) zu Null aufheben. Was übrigbleibt (Masse und Spin), hindert das nun gebundene Teilchensystem nicht mehr, sich in andere Energieformen umzuwandeln. Daß und wie dies wiederum möglich ist, wird in der relativistischen Feldtheorie beschrieben.
Der Ausdruck „Annihilation“ ist dabei für die Vorstellung irreführend. Nur die ladungsartigen Quantenzahlen addieren sich zu Null, alles andere bleibt erhalten. Die beiden Teilchen verwandeln sich (man sagt „zerfallen“) in ein anderes Teilchen-Antiteilchen-Paar, oder in Bosonen-Paare (aus Gründen der Impulserhaltung). Der Zerfall in Photonen-Paare ist nur ein Beispiel.
daher würde es mir als logischer erscheinen, wenn einfach nur ein neutrales teilchen entstehen würde
Das ist verhindert durch eine ganze Reihe von Erhaltungssätzen: Hier vor allem durch die Erhaltung der Baryonenzahl (B) und Leptonenzahl (L). Die Summe diese Zahlen muß vor und nach dem Kollisionsprozess die gleiche sein.
Z.B.
Proton hat B = +1
Antiproton hat B = -1
P + Anti-P hat B = 0
also muß auch das Endprodukt B = 0 haben. Es kann daher nur entweder kein Baryon mehr sein, oder ein anderes Baryon-Antibaryonpaar.
Elektron hat L = +1
Positron hat L = -1
Summe L = 0
also muß auch das Endprodukt L = 0 haben. Es kann daher nur entweder kein Lepton mehr sein, oder ein anderes Lepton-Antileptonpaar.
neutron und das anti-neutron.
Der Fall wurde schon erklärt. Er ist am einfachsten im Quarkmodell zu verstehen. Für Quarks gilt auch die Baryonerhaltung.
soweit ich weiss, wird beim „zerstrahlen“ (wenn ich das
laienhaft mal so nennen darf) gammastrahlung frei. kann man
diese gammastrahlung von „normaler“ gammastrahlung wie sie
z.b. beim atomarem zerfall entsteht, unterscheiden?
Nein. Die Bezeichnung Gamma-Strahlung wird dafür verwendet, weil bei diesen Frequenzen der elektromagnetischen Wellen vorwiegend der Teilchencharakter in Erscheinung tritt.
mit anderen worten, gibt es irgendwo eine web-seite, die
wissenschaftlich fundierte informationen über antimaterie
anbietet, die aber auch von nicht wissenschaftern verstanden
werden kann?
Ja. http://www.wer-weiss-was.de
*smile*
Gruß
Metapher