Der Hauptunterschied zwischen Materie und Antimaterie besteht darin, dass Materie und Antimaterie entgegengesetzte elektrische Ladungen haben.
Materie dominiert unser Universum. Dinge wie Planeten, Sterne und Menschen bestehen aus Materie, aber es gibt auch dunkle Materie und dunkle Energie, die wir nicht leicht erkennen können. Wissenschaftler haben jedoch herausgefunden, dass Materie paarweise auftritt. Das bedeutet; jede Materie hat ihre eigene Antimaterie, die bis auf die elektrische Ladung identische Eigenschaften hat. Beispielsweise hat ein Proton eine positive Ladung, während ein Antiproton eine negative Ladung hat. Aber sie haben die gleiche Masse und andere Eigenschaften.
Was ist Materie?
Materie ist jede Substanz, die eine Masse und ein Volumen hat. Die Materie besteht aus Atomen. Ein Atom besteht aus subatomaren Teilchen. Wir betrachten jedoch normalerweise Atome als die Grundeinheit der Materie. Der Begriff Materie umfasst keine masselosen Teilchen wie Photonen. Darüber hinaus werden Energiephänomene wie Licht und Schall nicht als Materie betrachtet. Materie kann in verschiedenen Phasen vorliegen: Festphase, Flüssigphase und Gasphase. Es ist jedoch auch eine andere Phase der Materie möglich; wir nennen es den Plasmazustand. Der Plasmazustand enthält Atome, Ionen und freie Elektronen, die von Atomen entfernt werden, um die Ionen zu bilden.
Ein Atom enthält einen Atomkern, der Protonen und Neutronen zusammen mit einigen anderen subatomaren Teilchen enthält, umgeben von einer Elektronenwolke. Die moderne Quantenphysik besagt jedoch, dass ein Atom sowohl als Teilchen als auch als Welle fungieren kann; wir nennen dies Welle-Teilchen-Dualität.
Abbildung 01: Quarkstruktur eines Protons
Zusätzlich zur Verwendung von Atomen oder Protonen, Neutronen und Elektronen können wir Materie auch mit Leptonen und Quarks definieren. Dies sind elementare Teilchen der Materie. Gemäß dieser Definition ist gewöhnliche Materie alles, was aus Leptonen und Quarks zusammengesetzt ist. Daher ist die Materie alles, was keine Antileptonen und Antiquarks enthält. Leptonen und Quarks verbinden sich zu Atomen. Atome verbinden sich zu Molekülen. Atome und Moleküle können als Materie bezeichnet werden. Elektronen sind jedoch eine Art von Leptonen und Protonen und Neutronen bestehen aus Quarkteilchen. Daher führen all diese Definitionen zu der Idee, dass Materie alles ist, was eine Masse und ein Volumen hat, und nicht Antimaterie.
Was ist Antimaterie?
Antimaterie ist die Materie, die Antiteilchen enthält, die zur Bildung von Materie beitragen. Antimaterie ist also das Gegenteil von Materie. Zum Beispiel sind Proton und Antiproton ein Paar Materie bzw. Antimaterie. Die Materie- und Antimaterie-Paare haben die gleiche Masse, aber entgegengesetzte elektrische Ladungen. Sie haben auch einige Unterschiede in den Quanteneigenschaften. z. B. ein Proton ist positiv geladen, während ein Antiproton negativ geladen ist.
Abbildung 02: Ein Nebelkammerfoto eines Positrons
Eine Kollision zwischen Materie und Antimaterie kann zu einer gegenseitigen Vernichtung führen. Es bedeutet, dass sowohl Materie als auch Antimaterie in andere Teilchen mit gleicher Energie umgewandelt werden. Die Vernichtung kann zu intensiven Photonen wie Gammastrahlen, Neutrinos und einigen anderen Teilchen-Antiteilchen-Paaren führen. Der Großteil der bei der Vernichtung freigesetzten Energie liegt jedoch in Form ionisierender Strahlung vor.
Ähnlich wie Materie können sich Antimaterie-Teilchen miteinander verbinden, um Antimaterie zu bilden. Zum Beispiel ist ein Positron das Antiteilchen des Elektrons, während ein Antiproton das Antiteilchen eines Protons ist; diese beiden Antiteilchen können binden, um ein Antiwasserstoffatom zu bilden. Wir können die Antimaterie mit einem Balkenzeichen über dem Teilchensymbol kennzeichnen, um sie von Materie zu unterscheiden.
Was ist der Unterschied zwischen Materie und Antimaterie?
Der Hauptunterschied zwischen Materie und Antimaterie besteht darin, dass Materie und Antimaterie entgegengesetzte elektrische Ladungen haben. Antimaterie ist im Grunde das Gegenteil von Materie, aber sie haben abgesehen von der elektrischen Ladung identische Eigenschaften.
Die folgende Infografik fasst den Unterschied zwischen Materie und Antimaterie zusammen.
Zusammenfassung – Materie vs. Antimaterie
Antimaterie ist das Gegenteil von Materie, aber sie haben neben der elektrischen Ladung identische Eigenschaften. Der Hauptunterschied zwischen Materie und Antimaterie besteht darin, dass Materie und Antimaterie entgegengesetzte elektrische Ladungen haben.
