Was passiert mit der Energie, wenn ein Elektron und Positron aufeinander treffen?
Hey,
unser Prof meinte heute in seiner Vorlesung, dass Energie nicht vernichtet werden kann. Seitdem überlege ich was passiert, wenn man ein Elektron und Positron aufeinander treffen lässt.
Ladungsmäßig müsste sich die Energie ja theoretisch aufheben und Null werden, aber laut des Energieerhaltungssatzes muss diese ja in irgendeiner Form erhalten bleiben.
Hab mir auch den Artikel zur Annihilation auf Wikipedia durchgelesen, aber es ging mir so recht hervor wo die Energie hinverschwindet, zumal der Begriff ja eigentlich "Zunichtemachen" bedeutet.
Könnt ihr mir da auf die Sprünge helfen?
Grüße
9 Antworten
Richtig, das Energieerhaltungsgesetz gilt natürlich nach wie vor noch. Energie kann sich verändern und an sich nicht verbrauchen. Wenn der Volksmund von Energieverbrauch spricht, meint er damit die Umwandlung von einer Energieart in einer anderen Energieart, die nicht benötigt wird (in den meisten Fällen wohl in thermische Energie -> Abwärme). Du musst das immer wie eine Gleichung sehen: 2 = 1 + 1
Deine Frage bezieht sich allerdings auf Antimaterie bzw. Antiteilchen. Diese Energieform ist ja negative Energie. Plus und Minus kann man ja miteinander verrechnen. Das spricht nicht gegen das Energieerhaltungsgesetz. Hier könntest du wieder eine Gleichung draus machen: 0 = 1 - 1
Es gibt Theorien, dass alle Materie, die wir jetzt kennen (also quasi alles, was sich im Universum befindet) quasi der Rest ist, der sich zwischen Materie und Antimaterie nicht gegenseitig vernichtet hat. Der Anteil der Materie ist also warum auch immer größer gewesen als der Anteil der Antimaterie. Ob das stimmt oder rein spekulativ ist, vermag ich dir nicht sagen zu können, veranschaulicht aber vielleicht oben genanntes.
Was auch immer die Jungs am CERN da so messen, man muss es irgendwie glauben - so unbefriedigend das auch sein mag. Wobei das Ganze selbst für mich natürlich noch sehr fragwürdig ist, speziell als Laien. Angeblich ist Antimaterie auch jetzt noch ein natürlicher Bestandteild, sogar auf der Erde.
Und der Urknall lässt natürlich noch ausreichend Spielraum für Spekulationen. Ich bin auch der Meinung, dass es ein wiederkehrender Zyklus ist - sich die gesamte Materie im weiteren Verlauf sammelt, die Dichte, die Gravitation etc. steigt, der Raum dadurch auf einen Punkt gekrümmt ist, dass die gesamte Materie in maximaler Dichte sich in diesem Raum befindet (und somit keine Zeit messbar ist) und dann ein Ereignis eintritt, was die Gravitationskräfte kurzfristig ignoriert oder umkehrt. ABER, selbst wenn es so ist, muss der erstmalige Zyklus irgendwie angestoßen worden sein und da ist Antimaterie ein potenzieller Kandidat. Naja...Potenzial heißt ja aber auch noch nichts...
Also öha! Der böse Wolf ist ein Märchen; Rumpelstilzchen auch. Antimaterie ist ganz einfach real.
geh mal in ein krankenhaus und lass dir einen PET scanner zeigen.
Deine Frage bezieht sich allerdings auf Antimaterie bzw. Antiteilchen. Diese Energieform ist ja negative Energie
nein! antiteilchen haben selbstverständlich positive energie.
"Treffen ein Positron und ein Elektron aufeinander, kann eine Paarvernichtung (Annihilation) eintreten. In einem idealen Vakuum, in dem es keine Elektronen gibt, sind Positronen hingegen stabil." [Quelle: Wikipedia]
Dabei wird wohl denk ich Energie in Form von Wärme abgegeben.
Ohne Materie gibts keine Wärmeenergie. Aber die Energie wird in Form einer elektromagnetischen Welle bzw. Photonen abgegeben.
geht in die kinetische energie und massen der dabei enstehenden teilchen.
welche teilchen enstehen können hängt davon ab mit welcher energie elektron und positron aufeinander prallen (in teilchenbeschleunigern kann man auf diesem weg so ziemlich alle schwereren teilchen erzeugen)
wenn elektron und positron und große kinetische energie aufeinander treffen dann können nur zwei (oder mehr, aber mindestens zwei) photonen enstehen. diese tragen dann die gesamte energie.
...welche teilchen enstehen können hängt davon ab ...
Ich bin verwirrt: Es können außer den beiden Gamma-Quanten noch andere Teilchen entstehen? Wo kann ich was darüber nachlesen?
wenn die kinetische energie von elektron u. positron groß genug ist, dann kannst du alles erzeugen. nichts anderes macht man in teilchenbeschleunigern. große elektron-postiron collider waren zum beispiel LEP am CERN, SLAC in stanford, KEKB in japan ...
und selbst wenn elektron und positron ohne große kinetische energie zusammentreffen, dann können zwar nur photonen enstehen, aber es können durchaus mehr als zwei sein. je nach spin-einstellung von elektron und positron sind es entweder mindestends zwei oder mindestens drei, prozesse mit noch mehr photonen sind unterdrückt, aber prinzipiell möglich.
Genau so wenig kann Masse vernichtet werden, sie wird nur umgeformt genau wie die Energie.
Ladungsmäßig hast du Recht, wenn sich Elektron und Positron verbinden, genau wie ein Atom mit Positronen und Elektronen nach außen hin neutral ist!
Die "frei" werdende Energie ist die Bindungsenergie und/oder veränderte kinetische Energie plus wahrscheinlich Licht- oder Röntgenstrahlung.
Bei der Paarvernichtung ( Teilchen - Antiteilchen) entsteht Strahlungsenergie. In dem Fall Elektron Positron in Form von zwei Photonen die einen Energiegehalt von je 511 keine haben.
Ich glaube nicht an das Märchen der "Antimaterie" und wenn es sie tatsächlich gegeben haben soll, so wird sie niemals wieder in Erscheinung treten, höchstens nach dem erneuten Urknall, der bestimmt irgendwann kommt. Dann leben aber keine Kreaturen mehr.