Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

vom Ort ihrer Entstehung weg. Eine Untersuchung der Energiebilanz führt zu dem Resultat, daß auf die entstandenen Elektronen und Positronen zusammengenommen 300 MeV Energie entfallen. Die der Masse der Partikel entsprechende Energie beträgt aber nur 1,5 MeV (Es entstehen nämlich bei je zwei Proton-Antiprotonen-Zerstrahlungen durchschnittlich 3 Positronen und 3 Elektronen zu je 0,5 MeV Energie). Der größte Teil ihrer Energie steckt also in ihrer Bewegung. Nehmen wir an, im Ambiplasma-Gebiet herrscht die typische interstellare
     

    Abb. 12: Treffen ein Proton und ein Antiproton in einem „Mischplasma“ aus Materie und Antimaterie zusammen, so entstehen Mesonen, die unter Aussendung von Neutrinos und Gammastrahlen zerfallen. Die übrigbleibenden Elektronen und Positronen bewegen sich im Magnetfeld auf spiralförmigen Bahnen, wobei sie radiofrequente Strahlung aussenden. Beim Zusammentreffen von Positronen und Elektronen entsteht Gammastrahlung.
     
    magnetische Flußdichte, dann beträgt der Durchmesser der Spiralen, auf denen sich die Positronen und Elektronen entsprechend ihrer Energie bewegen, etwa der Entfernung Erde -Sonne. Gemessen an der gegenseitigen Entfernung zweier Fixsterne ist das ein sehr geringer Betrag, nämlich nur etwa ein hunderttausendstel Lichtjahr.
    Das Zusammentreffen von Protonen und Antiprotonen führt also binnen kurzem zur Entstehung eines extrem heißen Elektron-Positron-Gases. Die Bewegungsenergien der Teilchen
     

    Abb. 13: Die Grenzschicht zwischen gewöhnlicher Materie (Koinomaterie) und Antimaterie im interstellaren Raum.
     
    liegen so hoch, daß sie der unvorstellbaren Temperatur von einer Billion Kelvin entsprechen. Der mit diesen Temperaturen verbundene Druck führt zur Ausdehnung der Grenzschicht - die beiden „Plasmasorten“ werden voneinander weg getrieben, so daß die einer naiven Erwartung entsprechende rasche Zerstrahlung des Ambiplasmas ausbleibt. Die auf Spiralbahnen laufenden Elektronen und Positronen sorgen natürlich auch für die Emission von elektromagnetischer Strahlung im Radiofrequenzbereich, der sogenannten Synchrotonstrahlung. Allerdings ist es schwierig, bei der Berechnung der Energiebilanz das Verhältnis zwischen Radiostrahlung und Gammastrahlung exakt zu bestimmen. Befindet sich z.B. ein sehr dünnes Plasma innerhalb eines sehr starken Magnetfeldes, dann wird fast die gesamte Bewegungsenergie der Positronen und Elektronen als Synchrotonstrahlung freigesetzt. Eine hohe Dichte des Plasmas hingegen führt bei niedrigem Magnetfeld zur raschen Zerstrahlung, so daß hauptsächlich Neutrinos und Gammastrahlung entstehen.
     
     
Was hat die Suche gebracht?
     
    Als Alfven seine Vorstellungen über die Vorgänge in einem Ambiplasma Mitte der 60er Jahre entwickelte, gab es kaum Möglichkeiten, Neutrinos nachzuweisen, und auch die Detektoren für Gammastrahlung waren noch recht unempfindlich. Deshalb erklärte Alfven, der sicherste Weg, die Existenz von Ambiplasmen nachzuweisen, sei die Suche nach Radiostrahlung. In der Tat hat die Radioastronomie nach dem Zweiten Weltkrieg eine außerordentlich erfolgreiche Entwicklung genommen. Anfangs war man noch damit zufrieden, starke Quellen von Radiostrahlung überhaupt nachweisen und einer halbwegs definierten Position zuordnen zu können. Doch die Fachleute wußten, daß radiofrequente Strahlung aus dem Universum außerordentlich wichtige Informationen transportiert. Sie setzten deshalb alles daran, die Empfängersysteme möglichst rasch zu verbessern. Bald erschien der neue Begriff „Radioastronomie“ auf den Titelseiten von illustrierten Zeitschriften. Sowohl die Reichweite der metallischen Parabolspiegel als auch das Auflösungsvermögen der Teleskope erfuhr eine Steigerung, die schließlich sogar die Erfolge der einst so überlegenen traditionellen optischen Astronomie in den Schatten stellte. Was bedeutete diese Entwicklung nun aber für die Hoffnung von Hannes Alfven, mit Hilfe radioastronomischer Empfängersysteme eventuelle Ambiplasmen nachzuweisen? Leider nicht viel. Radiostrahlung entsteht nämlich bei einer Vielzahl physikalischer Vorgänge im Weltall und ist deshalb keineswegs unbedingt ein Indikator für die gegenseitige Berührung von Materie mit Antimaterie. Alfven selbst formulierte die schwierige Situation seinerzeit mit den Worten: „Ein Radiostern muß nicht aus Ambiplasma bestehen. Auf der anderen Seite kann es natürlich im Weltall Ambiplasma geben, dessen Radiostrahlung so gering ist, daß