Erforschung von Antimaterie: Neue Energie für zukünftige interstellare Reisen

Wissenschaftler glauben, dass nach dem Urknall zwei Universen entstanden sind, ein positives und ein negatives, wie zwei symmetrische Flügel. Das Universum aus positiver Materie ist das Universum, in dem wir derzeit leben, während das Universum aus Antimaterie noch nicht gefunden wurde. Man kann sagen, dass das Antimaterie-Universum gemessen am aktuellen Stand der menschlichen Technologie eine unsichtbare und immaterielle Welt ist. Existiert also Antimaterie? Wissenschaftler haben bisher keine direkten Beweise gefunden. Allerdings haben Wissenschaftler zahlreiche Antiteilchen erzeugt, was die Existenz von Antimaterie indirekt zu bestätigen scheint.

Wie ist die hirnverbrennende Antimaterie zu verstehen? Nehmen wir als Beispiel Xiao Ming, der in den Spiegel schaut. Wenn die Figur im Spiegel wirklich existiert und vor Xiao Ming erscheint, kann ihn jeder „Anti-Xiao Ming“ nennen. Wissenschaftlern zufolge gibt es einen magischen Ort, der vollständig aus Anti-Nahrung, Anti-Gebäuden, Anti-Sternen usw. besteht und als Antimaterie-Welt bezeichnet wird.

Wie wir alle wissen, ist die Zusammensetzung der Materie in Moleküle, Atome und Teilchen unterteilt, und zu den Teilchen zählen Elektronen, Protonen, Neutronen usw. Gemäß der „Äquivalentvakuumtheorie“ in der Physik entsprechen diesen Teilchen auch Antiteilchen mit entgegengesetzten Eigenschaften, wie etwa Antielektronen, Antiprotonen, Antineutronen usw.

Ausgehend von Antiteilchen schlugen Wissenschaftler das Konzept der „Antimaterie“ vor und erweiterten es dann auf das Antimaterieuniversum. Auf der Grundlage der Antiteilchentheorie bauten Wissenschaftler einen Elektron-Positron-Collider und erhielten Antielektronen. Bald darauf entstanden auch Antiprotonen und Antineutronen.

Da Positiv und Negativ Gegensätze sind, werden ein positives Teilchen und ein Antiteilchen bei einer Kollision „gemeinsam zugrunde gehen“. Dieses Phänomen wird von Wissenschaftlern als „Annihilation“ bezeichnet. Nach dem Urknall existierte Materie zwar auch heute noch, aber wohin ist die Antimaterie verschwunden?

Einige Menschen glauben, dass der Raum im Umkreis von etwa 100 Millionen Lichtjahren um die Erde aufgrund astronomischer Beobachtungen und wissenschaftlicher Berechnungen aus positiver Materie besteht und es keine Antimaterie gibt. Aber wenn das stimmt, wird die Welt, in der wir leben, dann nicht einer Katastrophe entgegensehen, wenn sich die Antimaterie allmählich der Welt der Materie nähert? Diese Hypothese diente auch als Ideenquelle für einige Science-Fiction-Werke.

Gemäß der Quantenmechanik bleibt Energie erhalten. Da nach dem Urknall Materie entstand, muss auch „gleich viel“ Antimaterie entstanden sein. Wie finden wir also Antimaterie im Universum?

Wissenschaftler haben auf vielen Wegen nach Antimaterie gesucht, doch abgesehen von der Entdeckung einer kleinen Zahl von Antiteilchen haben sie dabei nicht viel erreicht. Einer der Gründe dafür ist, dass das von Antimaterie und Materie emittierte Licht gleich sein sollte, sodass es schwierig ist, Antimaterie im Spektrum zu finden.

Dennoch ist der Anwendungswert von Antiteilchen immer noch groß. Derzeit gibt es eine Technologie, die auf dem Prinzip der Antiteilchen basiert und in der Medizin breite Anwendung findet: die Positronentomographie. Im Vergleich zu anderen Methoden kann es Ärzten helfen, die subtilen Läsionen des Patienten besser zu verstehen.

Tatsächlich ist die medizinische Behandlung nur ein kleiner Test für den Anwendungswert von Antimaterie. Angesichts der zunehmenden Erschöpfung der Ressourcen auf der Erde ist die Menschheit dringend auf der Suche nach neuen Energiequellen. Antimaterie wird dabei von den Wissenschaftlern generell bevorzugt. Theoretisch ist die in Antimaterie enthaltene Energie enorm. Normalerweise werden für den Bau interstellarer Raketen Hunderte oder Tausende Tonnen flüssiger Wasserstoff- und Sauerstoff-Treibstoffe benötigt. Wird stattdessen jedoch Antimaterie verwendet, reichen bereits 0,01 Gramm! Denn der Prozess der Vermischung und Vernichtung von Wasserstoff und Antiwasserstoff setzt eine erstaunliche Energie frei, die die Kernenergie auf atomarer Ebene bei weitem übersteigt.

Bislang haben Wissenschaftler noch keine Antimaterie entdeckt, doch die Entdeckung und Anwendung von Antiteilchen hat die Wissenschaftler bereits inspiriert. Ich bin davon überzeugt, dass die Entdeckung der Antimaterie angesichts des technologischen Fortschritts nicht mehr weit entfernt ist.