Antimaterie

Wie Funktioniert Materie?

Normale Materie besteht aus Elektronen und Atomkernen. Atomkerne aus Neutronen und Protonen und in allen Büchern über Neutronensterne steht, wie Du Neutronen herstellen kannst: Du drückst ein Elektron so fest mit einem Proton zusammen, dass die Beiden sich verbinden. Allerdings ist dafür eine Kraft notwendig. die nur ein Neutronenstern aufbringen kann.

Mit viel Übung und Kraft könntest Du den Inhalt Deines Zimmers also aus nur zwei Grundbausteinen zusammensetzen. Beachte aber, dass  Du von beiden Sorten genau gleich viele Teilchen dafür verwenden  willst: Verwendest Du zu viele Elektronen, ist das Ganze negativ  geladen, stößt also Elektronen mit einer unglaublichen Macht ab.
Hast Du zu viele Protonen, ist es positiv, woraufhin es wiederum
Protonen abstößt.

Wie funktioniert Antimaterie?

Eigentlich genauso:

Du nimmst das genaue Gegenteil eine Protons(Antiproton genannt), das genaue Gegenteil eines Elektrons (ein Positron) - und hast schon ein Antiwasserstoffatom. Antineutronen für den Kern der anderen Elemente könntest Du wieder herstellen, indem Du Antiprotonen und Positronen zusammenquetschst - Theoretisch funktioniert ansonsten auch dort alles wie Du es kennst.

Materie und Antimaterie

Die Mathematik nimmt Dich auch dann beim Wort, wenn dies nicht logisch
klingt: Ein Antiteilchen ist das Gegenteil eines Teilchens, also "-1
Teilchen" und wenn Du da dann ein echtes Teilchen hinzufügst, bleibt
nichts mehr übrig.

Bei Star Trek liefert Antimaterie aber Energie.

Das ist auch richtig so: Setzt Du ein einzelnes Positron in Deinem Zimmer aus, so zieht es, (es ist ja positiv geladen), die negativ geladenen Elektronen an, während es den Atomkernen mit ihren Protonen auszuweichen versucht, da diese positiv geladen sind.

Kräfte, die durch Ladung entstehen, sind aber meist gewaltig. Die Teilchen beschleunigen aufeinander zu. Nähern sich einander an und umso weniger Platz zwischen ihnen ist, umso stärker wird die Kraft, die sie zusammenzieht.

Die Dinger sind also, wenn sie zusammenstoßen, unheimlich schnell - und wenn man zwei aufeinander zurasende Teilchen voneinander abzieht, bleibt eigentlich nur noch die Geschwindigkeit übrig. Sprich die Energie. Davon aber so viel auf einmal, dass dies Gammastrahlung ergibt:

Begegnest Du im Weltraum einem Antiraumfahrer, wirst Du aber im ersten Augenblick nichts davon merken: Da er elektrisch nicht geladen ist, zieht er Dich nicht wirklich an. Bis Du ihm die Hand schütteln wirst, und Deine Elektronen seinen Positronen begegnen.

Die Physik gibt Dir aber nichts umsonst: Wenn Du Antimaterie selber herstellen musst, ist alles, was sie Dir zurückgeben kann, genau jene Energiemenge, die Du aufgewendet hast, um sie von der echten Materie zu trennen, bevor sie sich mit dieser gegenseitig auflöst.

Virtuelle Teilchen und der Urknall

Du kannst die Regeln der Physik nicht brechen. Aber verbiegen, indem Du sie wörtlich nimmst.

Dieses Mal lautet die Regel, dass das Universum sich weigert, Sachen aus dem Nichts entstehen zu lassen oder spurlos zu vernichten:
Eigentlich würde dies im Umkehrschluss bedeuten, dass es im Universum schon immer so viel Materie gegeben haben muss, wie es heute gibt. Aber hast Du Dich noch nie gefragt, was denn davor war? Wo die Materie herkommt? Und glaubst Du ernsthaft, dass der Schöpfer des Universums sich keinen Weg offen gelassen hat, um es zu schaffen, ohne dabei gleich als Erstes seine Regeln brechen zu müssen?

Also suchst Du die Physik also nach Gesetzeslücken ab und findest tatsächlich eine:

• Wenn Du Gleichzeitig genau so viele Teilchen wie Antiteilchen schaffst - dann hat die Zahl der Teilchen im Universum sich rein von der Mathematik her doch dadurch nicht geändert. 
• Und wenn Du sie dabei genau so platzierst, dass in dem Augenblick, in dem sie zusammenstoßen, keine mechanische Energie übrig bleibt, entsteht dabei noch nicht mal ein Lichtblitz - den die Physik sich ja weigern sollte, aus dem Nichts zu erzeugen. Der Physiker nennt die beiden Teilchen in diesem Fall dann "virtuell".

Der einzige Zeitpunkt, zu dem Du nachweisen kann, dass das Universum dies tut (und es tut dies wirklich!) ist, wenn die beiden Teilchen, bevor sie einander wieder auflösen können, von Licht getroffen werden, das sie auseinanderwirft: 
dann haben sie mechanische Energie. Die des Lichtteilchens und streuen sie in eine Richtung, die so nicht vorgesehen war.

Hawkins meint, dass dies ein Mechanismus ist, wie dann doch Materie aus einem schwarzen Loch herauskommen kann. Darüber hinaus gilt dies als eine Methode, wo die Materie im Universum herkommt, zu erklären:
Theoretisch kann das ganze Universum auf einmal entstanden sein, auf diese Weise. Sozusagen auf Kredit: Eigentlich müsste es sich mit der gleichzeitig entstehenden Antimaterie gegenseitig wieder aufgelöst haben. Aber vielleicht funktioniert ja die Antimaterie dann doch nicht exakt so, wie die Materie es tut - und es gibt einen Grund, warum dies in so einem Fall dann doch nicht wirklich geschieht.