Das Rätsel der Antimaterie

Das Rätsel der Antimaterie
Felicitas Pauss
April / Mai 2005
Felicitas Pauss / Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Datum
Entdeckung der Antimaterie
Einsteins spezielle Relativitätstheorie
und Quantenmechanik
Antimaterie
(1927: e+ vorhergesagt)
Kosmische
Strahlung
e–
Elektron
Materie
e+
Positron
Antimaterie
1932 in kosmischer
Strahlung entdeckt
Myon
Anti-Myon
April / Mai 2005
Verschiedene Teilchen-Antiteilchen Paare.
Ungefähr 1 Myon/Anti-Myon durchdringt
unsere Handfläche pro Sekunde!
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Was passiert, wenn Antimaterie und
Materie zusammentreffen ?
E = mc2
Gesamte Masse wird in Energie
umgewandelt
Teilchenbeschleuniger: hochenergetische Teilchenstrahlen
treffen aufeinander
Teilchen-Antiteilchen Paare
entstehen
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Teilchenbeschleunigung und Kollision
Genfer See
CMS
CERN- Large Hadron Collider (LHC):
27 km Umfang, ca. 100m unterirdisch
ATLAS
ALICE
April / Mai 2005
CERN
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
CMS
Teilchenbeschleunigung und Kollision
LHC: Studium der Bedingungen,
als unser Universum ungefähr
eine hundert milliardstel Sekunde
alt war
! Archäologie des Universums
CMS Ereignis
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Antimaterie im Kosmos
Genau so viel Materie wie Antimaterie
Heute vor allem Materie
Wo ist die Antimaterie geblieben ??
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Suche nach Antimaterie im Weltraum
Existieren im Kosmos grössere Mengen
Antimaterie?
Antwort z.B. vom AMS Experiment auf der ISS
Internationale Raumstation (ISS)
April / Mai 2005
Die ISS befindet sich auf
einer Erdumlaufbahn in
430 km Höhe
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Antimaterie im täglichen Leben
Zur Erforschung des menschlichen Gehirns:
Positron-Emmissions-Tomographie
Glucose
mit 11C
Szintillierende Kristalle
Spin-off der Teilchenphysik
April / Mai 2005
Denkende
Person
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Fragen
! Myonen zerfallen: warum erreichen sie überhaupt die
Erdoberfläche ?
! Wie viel Antimaterie wurde bisher am CERN erzeugt?
! Wie lange würde es dauern, um 1 Gramm AntiWasserstoff zu erzeugen?
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Myonen zerfallen in 0.000002 Sekunden!
Sollten gar nicht bis zur Erdoberfläche kommen!
Jedoch: Myonen haben 99.8 % Lichtgeschwindigkeit
Einsteins spezielle Relativitätstheorie:
Myonen leben ca. 15 mal länger bzw.
sehen Distanzen um das 15-fache verkürzt!
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]
Antimaterie Produktion am CERN
1996: Erstes Anti-Wasserstoff Atom
2005: einige 10‘000 Anti-Wasserstoff Atome zum
Studium fundamentaler Gesetze der Physik
p+
p–
e– e+
Wasserstoff
An
W a tiss
e rs t
o ff
Wie lange würde es dauern, um 1g Anti-Wasserstoff zu erzeugen?
Erzeuge ~ 107 Anti-Protonen pro Sekunde
1g Anti-Wasserstoff: 6·1023 Anti-Protonen
Brauche
2 Milliarden Jahre !!
Extrem schwierig, Anti-Wasserstoff aufzubewahren !!
April / Mai 2005
Felicitas Pauss/ Institut für Teilchenphysik / [email protected]