Antiteilchen

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Elementarteilchen existieren in zwei Formen, als 'normales' Teilchen und als Antiteilchen. 'Normal' ist dabei konventionell das Teilchen, das in der uns umgebenden Materie vorkommt.

Das Konzept eines Antiteilchens stammt aus der Quantenphysik, genauer aus der Quantenfeldtheorie. Darin existiert aus Symmetriegründen zu jedem Elementarteilchen ein Antiteilchen, welches in seinen additiven Quantenzahlen, wie Ladung (elektrische Ladung, Farbladung, schwache Ladung), Baryonenzahl, Leptonenzahl, Helizität, usw. dem Teilchen entgegengesetzt ist. Die nichtadditiven Quantenzahlen, wie z.B. der Spin sind hingegen, ebenso wie die Masse, die Lebensdauer, usw. identisch.

Beispielsweise ist das Antiteilchen des Elektrons das Positron. Die beiden Teilchen unterscheiden sich in ihrer elektrischen Ladung, sind aber in (Masse, Spin, Magnetisches Moment) identisch. Dem Elektron wird die Leptonenzahl 1, dem Positron -1 zugeordnet.

Sind sämtliche additiven Quantenzahlen eines Teilchens Null, so ist das Teilchen sein eigenes Antiteilchen. Dies ist beim Photon und dem neutralem Pion π⁰ der Fall. Da das Photon aber Helizität hat (für das Photon ist h=0 verboten), kann es also sowohl positive, als auch negative Helizität haben. Hat das Photon positive Helizität, so entspricht dies rechtszirkular polarisiertem Licht, entsprechend linkszirkularem bei negativer Helizität.

Trifft ein Teilchen mit seinem Antiteilchen zusammen, kommt es zur Annihilation. Die Masse der Teilchen wird entsprechend der Einsteinschen Masse-Energiebeziehung E=mc² als elektromagnetische Energie abgestrahlt. Umgekehrt kann ein Photon in ein Elektron und ein Positron umgewandelt werden, man spricht dabei von Paarbildung.

Antiteilchen werden in der Physik mit einem Querstrich gekennzeichnet, also beispielsweise:

<math>\ p</math> - Proton

<math>\bar{p}</math> - Antiproton

Siehe auch: Antiwasserstoff, Antimaterie