Antiproton

Das Antiproton ist das Antimaterie-Teilchen (Antiteilchen) zu einem normalen Proton. Es hat dieselbe Masse wie das Proton, besitzt aber eine negative Ladung. Normale Materie, aus der wir bestehen und die uns umgibt, setzt sich aus elementaren Teilchen wie Protonen, Neutronen und Elektronen zusammen. Zu jedem Baustein unserer Materie existiert jedoch ein direkter Antimaterie-Partner, der 1928 von Paul Dirac vorausgesagt und experimentell nachgewiesen wurde (Positron, 1932). Antiprotonen können nur künstlich in Beschleunigern erzeugt werden (das Positron und das Antineutrino entstehen hingegen auch in der Natur bei Betazerfällen).

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Das Antiproton wurde erstmals 1955 im Lawrence Berkeley National Laboratory mit einem Protonenstrahl von 6,3 GeV, der auf ein Kupfertarget traf, künstlich erzeugt. Die im Schwerpunktsystem verfügbare Energie reicht gerade zur Nukleonenpaarerzeugung (Proton und Antiproton), so dass das Antiproton sich nur langsam bewegt. Magnetische Ablenkung von Teilchen negativen Ladung 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; Unterdrückung des Mesonenuntergrundes durch geeignete Koinzidenzschaltungen. Emilio Segrè erhielt 1959 zusammen mit Owen Chamberlain dafür den Physik-Nobelpreis „für ihre Entdeckung des Antiprotons“, dessen Existenz sie mithilfe von Clyde E. Wiegand und Thomas Ypsilantis nachweisen konnten. Mit einem Proton zerstrahlt es nicht – wie erwartet – sofort in elektromagnetische Strahlung, sondern es werden mehrere, freie Pi-Mesonen erzeugt.

Eine Anwendung der Antiprotonen könnte in der Antiprotonischen Stereographie liegen, die es ermöglichen wird Strahlentherapie sehr viel effizienter durchzuführen. Allerdings ist die Erzeugung von Antiprotonenstrahlen mit wesentlich größerem Aufwand verbunden als die Erzeugung von Protonenstrahlen. Derzeit sind nur wenige Beschleuniger weltweit dazu in der Lage.

Das Antiproton bildet den Kern des einfachsten Antiatoms: Antiwasserstoff.

Literatur

Physikalische Blätter 1961, S. 61: Nobelpreisrede von Chamberlain aus dem Jahr 1959: Die ersten Arbeiten über das Antiproton (auf Deutsch)