Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

zwei weit entfernte Körper direkt aufeinander einwirken können. Dieses Feldkonzept wurde nun überall angewendet, wo Kräfte beobachtet wurden; hatte sich doch die Feldtheorie sowohl für die Phänomene der Massenanziehung bis in die fernsten Fernen des Weltalls ebenso bewährt wie für die elektromagnetischen Phänomene.
    Andererseits lehrt uns aber die moderne Physik, daß man z. B. das Licht nicht nur als eine elektromagnetische Welle beschreiben kann, sondern ebenso als eine Teilchenstrahlung. Die „Lichtteilchen“ sind demnach Energieportionen, die den als elektromagnetische Welle interpretierten Lichtstrahl darstellen und seine Wirkung vermitteln. Die Gleichungen der elektromagnetischen Feldtheorie beschreiben demnach die Ausbreitung dieser Teilchen im Raum. Es findet also keine unmittelbare Fernwirkung durch das elektromagnetische Feld statt, sondern eine Ausbreitung“ von Teilchen. Der Physiker sagt, das Photon sei das Feldquant oder Bindeteilchen der elektromagnetischen Kraft.
    Auch die anderen kräftevermittelnden Felder besitzen ihre Feldquanten: Bei der starken Kernkraft sind es die Gluonen, bei der schwachen Kernkraft die schweren „W-Teilchen“ und bei der Gravitation das bisher noch nicht entdeckte Graviton. Alle diese Feldquanten zusammen nennt man die Bosonen.
    Will man sich das Wirken der Bosonen verständlich machen, so hilft am besten das Bild zweier Boote, in denen sich
     

    Durch den Austausch von Teilchen entsteht KRAFT
    Abb. 8: Wirkungsweise der Austauschteilchen: So, wie auf die Boote als Folge des Austausches eines Balls eine Kraft wirkt, kommen die Kräfte  zwischen den  Bausteinen der Materie  durch  die  Bosonen zustande.
     
    je eine Person befindet. Werfen sich diese Personen abwechselnd einen Ball zu (Bindeteilchen, Feldquant), so bewegen sich die Boote voneinander fort - es kommt jeweils eine auf die beiden Boote wirkende Kraft zustande. Zwischen zwei Quarks fliegen - um in diesem Bild zu bleiben -gleichsam die Gluonen hin und her; dadurch wird die starke Kernkraft übertragen usw. Die Masse dieser Kräfteträger bestimmt übrigens wesentlich die Reichweite der Kräfte. Große Massen bedeuten kleine Reichweiten, kleine Massen hingegen große Distanzen der Wirkung. Auch dieser Umstand läßt sich an unserem Bild vom „Ballspiel“ gut veranschaulichen: Je schwerer die geworfenen Bälle sind, um so weniger weit müssen sie geworfen werden. Natürlich sind alles dies nur Bilder, Modelle, die einige Seiten der ablaufenden Vorgänge verständlich machen können, aber mit den tatsächlichen Prozessen keineswegs identisch sind.
    Zu den wichtigsten Fragen, die sich im Zusammenhang mit den Grundkräften ergeben, gehört das Problem ihrer Zahl: Gibt es wirklich nur vier Kräfte? Lange Zeit kannte man drei. Dann gelang es, die elektrische und magnetische Kraft auf die elektromagnetische zurückzuführen. Nun waren es nur noch zwei Kräfte. Doch dann wurden die starke und die schwache Kernkraft entdeckt. Könnte es nicht vielleicht noch weitere, bislang unbekannte Kräfte in der Natur geben? Gelegentlich wurde sogar die Entdeckung solcher Kräfte vermeldet, die sich durch extrem geringe Stärke und vergleichsweise kleine Reichweiten auszeichnen sollen. Einen wissenschaftlichen Beweis dafür gibt es jedoch bisher nicht. Ein anderes wesentliches Problem liegt in der Frage, ob nicht überhaupt alle uns bekannten Kräfte auf eine einzige Urkraft zurückgeführt werden können. An dieser Frage wird weltweit seit Jahrzehnten gearbeitet, bislang ohne durchschlagenden Erfolg. Die Überzeugung von der Existenz einer solchen Urkraft ist aber unter den Fachexperten nicht nur weit verbreitet, sondern geradezu unerschütterlich.
    Wir sind am Ende unseres Exkurses über das heutige Bild von der Mikroweit angelangt. Vieles konnte nur gestreift und nicht im Detail erläutert werden. Das Grundgerüst jedoch, das wir benötigen, um jetzt den geistigen Sprung in die „Antiweiten“ zu wagen, ist damit errichtet. Streng chronologisch sind wir allerdings nicht vorgegangen, denn die ersten Zeichen vom Vorhandensein einer Antiweit fallen bereits in jene Jahre, in denen der Physiker Pauli die Existenz des Neutrinos forderte.

 
     
II. Antiteilchen - Antiwelten
     
     
     
Unverhofft kommt oft
     
    Zu den am häufigsten benutzten Meßgeräten in den frühen Jahren der Atomphysik zählten die Geiger-Müller-Zählrohre und die Nebelkammern. Das Geiger-Müller-Zählrohr - eine Weiterentwicklung früherer