Antidäili

E Hufe Arte vo Elementardäili existiere in zwäi Forme, as normali Däili und as Antidäili. Zum Bischbil isch s Positron s Antidäili vom normale Elektron. D Masse, d Lääbesduur und dr Spin vom ene Däili und vp sim Antidäili si gliich, und au wie si wäggselwirke und wie stark die Wäggselwirkige si. Hingege sin die elektrischi Laadig, s magnetische Momänt und alli laadigsartige Kwantezaale entgegegsetzt gliich. So het s Elektron d Leptonezaal 1, s Positron −1. D Parität vo Däili und Antidäili isch bi Bosone gliich, aber bi Fermione entgeegegsetzt. Däili, wo die laadigsartige Kwantezaale alli Null sin, si iiri äigene Antidäili.

Wäge dr vollkommene Sümmetrii chönne sich Antidäili genauso zu Antimaterie zämmeschliesse wie die normale Däili zur normale Materie.

Wenn e Däili und en Antidäili vo dr gliiche Däiliart ufenanderbutsche, annihiliere si sich mit ere hooche Woorschinlikäit: e Proton und en Antiproton vernichte sich zu meerere Pione, en Elektron und e Positron verstraale zu zwäi oder drei Fotone. Umkeert chan e Foton in en Elektron und e Positron umgwandlet wärde, denn redet mä vo Baarbildig.

Theorii

S Konzept vo de Antidäili chunnt us dr Kwantefüsik, genauer us dr Kwantefäldtheorii. Es basiert uf em CPT-Theorem, wo säit, ass d Fäldgliichige us seer fundamentale Gründ sich dur e CPT-Transformazioon nit ändere. Das isch d Kombinazioon von ere Umcheerig vo Vorzäiche vo alle Arte vo Laadige (Laadigskonjugazioon, C), von ere Spieglig vom Ruum (Parität, P) und von ere Umcheerig vo dr Zitrichdig (Zitumcheerig, T). Wäge dere Invarianz (Unveränderligkäit) git s zu jedem Zuestand oder Brozäss, wo noch de Fäldgliichige mööglig isch, e zwäite, gliichartige Zuestand bzw. Brozäss, wo dur d CPT-Transformazioon vom erste chunnt und genauso mööglig isch. Wenn s im Usgangszuestand nume äi Däili git, bechunnt mä dur d CPT-Transformazioon s Antidäili im entsprächende Zuestand über. Wenn dr Zuestand e ganzes Süsteem mit meerere Däili beschribt, bechunnt mä e Süsteem im entsprächende Zuestand, wo ufbaut isch wie s ursprünglige, aber us de entsprächende Antidäili.

Wäge dere CPT-Sümmetrii erwartet mä für jedi Art vo Elementardäili en entsprächendi Art vo Antidäili, wo die additive Kwantezaale von em wie Laadig (elektrischi Laadig, Farblaadig), Barzonetaal, Leptonezaal usw. vo de Däili entgegegsetzt isch, wo aber die gliiche nitadditive Äigeschafte wie z. B. Spin, Masse, Lääbesduur usw. häi. Für alli bekannte Däiliarten het mä sonigi Antidäili in Experimänt chönne noochwiise.

Wenn alli additive Kwantezaale vom ene Däili Null sin, so isch s Däili si äignigs Antidäili. Das isch z. B. bim Foton, bim Z⁰ und bim nöitrale Pion π⁰ dr Fall.

Bezäichnigswiis

Die normali Bezäichnig isch „Anti-“ und denn dr Naame vom Däili, also zum Bischbil Antiproton; en Usnaam, wo historisch entstande isch, isch dr Naame Positron für s Antielektron. Bi mängge Däili, wie Myon oder Pion, brucht mä anstatt „Anti-“ mäistens s Vorzäiche vo dr Laadig, also „positivs Myon“ oder „My-plus“ statt Antimyon.

In Formle wärde Antidäili mäistens mit eme Kwerstrich kennzäichnet: $\mathrm {p}$ für Proton, ${\bar {\mathrm {p} }}$ für Antiproton. S Positron wird aber fast immer $\mathrm {e} ^{+}\!\,$ gschriibe, s positive Myon und Pion mäistens $\mu ^{+}$ bzw. $\pi ^{+}$ , und eso macht mä s au mit andere churzlääbige Däili.

Gschicht

S erste Antidäili isch s Positron gsi. Dr Paul Dirac het s 1928 theoretisch vorusgsäit^[1] und dr Anderson het s 1932 entdeggt^[2]. D Antidäili vo de andere bäide stabile Materiebestanddäil, s Antiproton und s Antineutron, si 1955 bzw. 1956 entdeggt worde.

Dütige

D Dirac-Gliichig, wo unter anderem Elektrone beschribt, het Löösige mit ere positive Energii $E=+mc^{2}$ und ere negative Energii $E=-mc^{2}$ . Dorum frogt mä sich, wiso e Däili mit ere positive Energii nit $2mc^{2}$ abstraalt und in e Zuestand mit ere negative Energii übergoot. Dr Dirac het s eso erkläärt, ass alli negative Energiizueständ bsetzt sin (Dirac-See). D Baarbildig isch denn ass e Däili vom negative in dr positiv Energiizuestand glüpft wird. Dr umbsetzti negativi Energiizuestand, s Loch, cha mä as Antidäili beobachte.

D Dütig mit Hilf vom Dirac-See isch vo dr Feynman-Stückelberg-Interpretazioon abglööst worde. Die basiert uf dr Vorstellig, ass sich Däili mit negativer Energii in dr Zit hindersi beweege. Mathematisch isch das ekwiwalänt zum ene Antidäili mit ere positive Energii, wo sich in dr Zit füürsi bewegt.

Litratuur

Lisa Randall: Verborgene Universen. Fischer Verlag, Frankfurt am Main 2006, ISBN 3-10-062805-5.

Fuessnoote

↑ P. A. M. Dirac: The Quantum Theory of the Electron. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Nr. 778, 1928, S. 610–624, doi:10.1098/rspa.1928.0023 (Online).
↑ C. D. Anderson: The Positive Electron. In: Physical Review. Band 43, Nr. 6, 1933, S. 491–494, doi:10.1103/PhysRev.43.491 (PDF).