Frage zur Annihilation?

Beste Antwort

Genau diese Frage habe ich schon etlichen Professoren und anderen schlauen Menschen gestellt, bisher konnte keiner sie beantworten, teilweise wurde ich ausgelacht (ist doch logisch bla bla). Ich habe diese Frage auch öfters schon hier gesehen und es gab nie eine Antwort darauf, also schätze ich mal wird es hier auch keine wirklichen Antworten geben.

Das Einzige, womit ich dienen kann, sind die Dinge, die ich mir selbst zusammengereimt habe. Dazu muss ich leider ein bisschen ausholen.

Teilchen werden in der Physik als Felder dargestellt, oder besser gesagt, als Wellen oder "Störungen" in einem Feld. Nehmen wir als Beispiel mal ein Photon und bleiben wir erstmal zweidimensional, als Grundlage nehme ich mal dieses Bild hier: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/LineasCampo.svg , also das elektrische Feld eines Elektrons (im Bild links). Wenn man sich jetzt vorstellt, dass das Elektron etwas nach links geschoben wird, werden sich die Feldlinien diesem Umstand anpassen, allerdings nicht instantan, sondern zeitverzögert, denn jegliche Wirkung breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Heißt also, während die Feldlinienteile die sich nahe am Elektron befinden schon Bescheid darüber wissen, was passiert ist, liegen die äußeren Teile der Feldlinien noch am ursprünglichen Platz. Dadurch entsteht eine Verzerrung zwischen den inneren und äußeren Linienteilen, die nach außen wandert. Das ist ein Photon, welches die Information über die neue Position des Elektrons an die äußeren Feldlinienteile überträgt.
Für andere Teilchen gibt es Quark- und Lepton-Felder. Teilchen und Antiteilchen erzeugen Störungen, die entgegengesetzt gerichtet sind. Wenn beide aufeinandertreffen, gleichen sie sich aus, so dass das Feld an der Stelle am Ende wieder glatt ist.

Soweit so gut. Der Vergleich hinkt natürlich ein wenig, weil diese Prozesse alle in 3+1 D ablaufen, aber so im Groben stimmt das schon.


Diese Variante finde ich aber noch ein wenig einleuchtender:

Die Feynman-Stückelberg-Interpretation (siehe Quellen) besagt, dass man sich vorwärts durch die zeit bewegende Antiteilchen nicht von Teilchen unterscheiden kann, die rückwärts durch die Zeit propagieren (das liegt am CPT-Theorem). Der eine Ansatzpunkt wäre also hier einfach zu sagen, dass Teilchen und Antiteilchen, die aufeinander treffen im Prinzip nur Instanzen des gleichen Objektes sind, welches quasi zeitlich gesehen in einer Schleife einmal vorwärts und einmal rückwärts durch die Zeit läuft und daher sobald es wieder am Ausgangspunkt ankommt dahin geht, wo es herkommt, also ins Nichts.
Noch mal kürzer und genauer: Ein Teilchen entsteht spontan, reist vorwärts durch die Zeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es mit seinem Antiteilchen annihiliert. Dieses Antiteilchen ist in Wirklichkeit aber das Teilchen selbst, dass es gerade vernichtet hat, reist aber durch die Zeit rückwärts bis zum Entstehungspunkt, wir allerdings nehmen es als vorwärts reisendes Antiteilchen wahr. Teilchen und Antiteilchen sind aber eigenltich genau das gleiche.

Hier könnte man ein Problem mit dem Entropiesatz vermuten, weil je so gesehen genau so viele Teilchen durch die Zeit zurückreisen wie vorwärts, aber da gibt es dann glücklicherweise noch die CP-Verletzung. Antiteilchen und Teilchen haben teils unterschiedliche Lebensdauern, Teilchen überleben länger als Antiteilchen, sodass die Entropie in Vorwärts-Zeitrichtung doch wieder zunimmt.

Allerdings gibt es eventuell Hinweise auf CPT-Verletzung.


Solange sich Positronen und Elektronen, oder generell Teilchen und Antiteilchen nicht zu nahe kommen, kann es sehr gut metastabile Strukturen geben, vor allem über Coloumb-Wechselwirkung (grob gesagt, sie kreisen umeinander, genau wie Elektron und Proton). Wie Zac Z schon sagte zum Beispiel das Positronium, andere Beispiele wären Quark-Konstrukte. Alles Teile der so genannten exotischen Materie....Mehr anzeigen

Ohne all zu weit (!) ausschweifen zu wollen:

die Feldeigenschaften von Hadronen und Fermionen speziell im Bezug auf die sog. Starke Wechselwirkung unterscheiden sich, sodass Neutrino(nicht Neutronen)-geschildete
Positronen-Nuklei nicht zustande kommen da es zu Neutrino-Austausch käme. Ungeschildete Nuklei sind nicht stabil (google mal "magnetic shielding" um dir ein Bild davon zu machen was ich meine)....Mehr anzeigen

Naja, das Zerstrahlen ist ja gerade eine der zentralen Eigenschaften, die Materie / Antimaterie auszeichnet.

Im übrigen kann Materie durchaus mit Antimaterie wechselwirken, nur eben nicht allzu lange.
In der kurzen Zeit bis zur Annihilation kann ein Elektron mit einem positiven Antiteilchen auch in der Tat atomähnliche Strukturen bilden.

Schau mal unter Positronium (http://de.wikipedia.org/wiki/Positronium ) oder Myonium (http://de.wikipedia.org/wiki/Myonium ) nach.
Das Positronium ist genau das, was du beschreibst (e+ und e- in einer Struktur ähnlich des Wasserstoffs).
Im Myonium geht das Elektron kurzzeitig eine atomähnliche Verbindung mit einem µ+ Teilchen ein, also dem Antiteilchen des "normalen" Myons. Myonen sind quasi "schwere Elektronen"; das µ+ entspricht daher dem Positron.


Gruß,
Zac...Mehr anzeigen