Antiproton

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Antiproton (p)

Klassifikation
Fermion
Hadron
Baryon
Nukleon
Eigenschaften
elektrische Ladung −1 e
(−1,602 · 10−19 C)
Masse 1,672 621 923 69(51) · 10−27[1] kg
1836,152 6736(23) [2] me
Ruheenergie 938,272 MeV
magnetisches Moment −2,792 847 3441(42)[3] μN
SpinParität 1/2
Isospin 1/2 (z-Komponente −1/2)
Wechselwirkungen stark
schwach
elektromagnetisch
Gravitation
Quark-
Zusammensetzung
1 Anti-Down, 2 Anti-Up

Das Antiproton ist das Antimaterie-Teilchen (Antiteilchen) zum Proton. Es hat dieselbe Masse wie das Proton (Masse-Proton/Masse-Antiproton = 1,000.000.000.001(69)[4]), aber negative Ladung.

Antiprotonen sind Teil der kosmischen Strahlung. Auf der Erde kommen sie nicht natürlich vor und können nur künstlich in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden; andere Antiteilchen, nämlich das Antineutrino und das Positron, entstehen hingegen auch in der Natur bei Betazerfällen.

Antiprotonen wurden erstmals 1955 am Bevatron im Lawrence Berkeley National Laboratory mit einem Protonenstrahl von 6,3 GeV, der auf ein Kupfertarget traf, künstlich erzeugt. Die bei dieser Projektilenergie im Schwerpunktsystem verfügbare Energie reicht gerade zur Nukleonenpaarerzeugung (Proton und Antiproton), so dass das Antiproton sich nur langsam bewegt. Die magnetische Ablenkung der Teilchen erlaubte ein „Aussortieren“ der Antiprotonen. Aus der Impuls- und Geschwindigkeitsanalyse in zwei Szintillationszählern ergab sich der Nachweis, dass negativ geladene Partikel mit Protonenmasse entstanden waren; der Mesonenuntergrund wurde durch geeignete Koinzidenzschaltungen unterdrückt. Entgegen den Erwartungen zerstrahlt das Antiproton nicht mit einem Proton in Photonen, sondern es werden mehrere freie Pionen erzeugt.

Emilio Segrè erhielt 1959 zusammen mit Owen Chamberlain dafür den Physik-Nobelpreis „für ihre Entdeckung des Antiprotons“. An dem Experiment waren auch Clyde E. Wiegand und Thomas Ypsilantis beteiligt.

Zur Erforschung von Antiprotonen dient am CERN der Speicherring Antiproton Decelerator. In Bau befindet sich am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt eine Anlage zur Antiprotonforschung, genannt Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR).

Eine Anwendung der Antiprotonen könnte in der Antiprotonischen Stereographie liegen, die es ermöglichen würde, Strahlentherapie sehr viel effizienter durchzuführen. Allerdings ist die Erzeugung eines Antiprotonenstrahls wesentlich aufwändiger als die Erzeugung eines Protonenstrahls. Bislang (2019) sind nur wenige Beschleuniger weltweit dazu in der Lage.

Das Antiproton bildet den Kern des einfachsten Antiatoms: Antiwasserstoff.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • O. Chamberlain et al.: Observation of Antiprotons. In: Phys. Rev. Band 100, 1955, S. 947–950 (englisch, Originalveröffentlichung aus dem Jahr 1955).
  • O. Chamberlain: Nobelpreisrede von Chamberlain aus dem Jahr 1959: Die ersten Arbeiten über das Antiproton. In: Physikalische Blätter. 1961, S. 61.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wiktionary: Antiproton – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 8. Juli 2019. Protonenmasse in kg. Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes, diese Unsicherheit ist als geschätzte Standardabweichung des angegebenen Zahlenwertes vom tatsächlichen Wert angegeben.
  2. Masaki Hori u. a.: Two-photon laser spectroscopy of antiprotonic helium and the antiproton-to-electron mass ratio. In: Nature. Band 475, Nr. 7357, 28. Juli 2011, S. 484–488, doi:10.1038/nature10260.
  3. [pdg.lbl.gov/2019/listings/rpp2019-list-p.pdf Particle Data Group 2019]
  4. S. Ulmer, C. Smorra, A. Mooser, K. Franke, H. Nagahama, G. Schneider, T. Higuchi, S. Van Gorp, K. Blaum, Y. Matsuda, W. Quint, J. Walz, Y. Yamazaki: High-precision comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio. In: Nature. Band 524, Nr. 7564, August 2015, S. 196–199, doi:10.1038/nature14861.