Kann materie verschwinden?
Also können es irgendwie weniger atome wie vorher werden.. oder gilt da das gleiche wie für energie?
9 Antworten
Wie Albert Einstein hier http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/einstein-papers/1905_18_639-641.pdf dargelegt hat gibt es eine Äquivalenz von Masse und Energie. Man kann Masse in Energie umwandeln und aus Energie Masse erzeugen.
Die uns geläufige Materie besteht aus Baryonen (Neutronen und Protonen) und Leptonen (Elektronen).
Es gibt nun die sogenannte Baryonenzahl, die angibt, wie viele Baryonen es in einem System gibt. Sagen wir, wir betrachten ein Sauerstoffatom O16, dann sind im Kern 8 Protonen und 8 Neutronen, insgesamt 16 Baryonen, also: Baryonenzahl B = 16.
Genauso gibt es eine Leptonenzahl, die angibt, wie viele Leptonen es in einem System gibt. Wäre im Fall eines Sauerstoffatoms L=8.
Diese beiden Zahlen B und L sind nun Erhaltungsgrößen, genauso wie Energie oder Impuls.
Wie ist es nun, wenn Materie und Antimaterie sich gegenseitig vernichten und zu Strahlung umgewandelt werden?
Bei Antimaterie sind die beiden Zahlen negativ. Ein Antiproton hat eine Baryonenzahl von B=-1, genauso ein Antineutron, und ein Positron hat die Leptonenzahl L=-1.
Wenn nun ein Sauerstoffatom (B=16, L=8) und ein Antisauerstoffatom (B=-16, L=-8) betrachtet werden, ist die Baryonenzahl der beiden zusammen gleich
B =16 + (-16) = 0
und genauso auch die Leptonenzahl
L = 8 + (-8) = 0
Nach der Annihilation ist nur noch Strahlung da, also ist weiterhin B=0 und L=0, Baryonenzahl und Leptonenzahl blieben bei der Annihilation erhalten.
Wie bei der Energie bleibt auch Materie erhalten, so gehen bei chemischen Reaktionen weder Atome verloren noch kommen neue aus dem Nichts hinzu. Darum müssen ja bei Gleichungen immer auf beiden Seiten von jedem Element gleich viele Atome vorhanden sein.
Materie und Energie lassen sich zwar ineinander umwandeln (vergl. beispielsweise Massendefekt). Dabei geht jedoch nichts verloren und kommt nichts hinzu. Käme einfach so Energie hinzu, würde dies einem (bekanntlich unmöglichen) Perpetuum Mobile entsprechen.
weniger atome wie vorher
in der Sonne werden ständig je zwei Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern fusioniert, die Anzahlen schwanken also.
Natürlich können es weniger Atome werden.
Durch Kerfususion können aus vielen kleinen Atomen letztendlich weniger aber dafür größere Atome werden.
Der Energie- und Massrnerhaltungssatz in Kombination mit E=m*c^2 gilt natürlich dennoch.