Anti-materie een mysterie

Samenvatting

Naast electronen bestaan er ook positronen. Zij hebben de zelfde massa als een electron maar bezitten een positieve lading. In een ezperiment hebben onderzoekers een vreemd gedrag ontdekt.
 

Anti-materie een mysterie

12 nov 2010     De electronenstroom is het bloed van onze hobby.

Naast electronen bestaan er ook positronen. Zij hebben de zelfde massa als een electron maar bezitten een positieve lading.
In de wereld van de kern- en deeltjesfysica zijn het doodnormale deeltjes.
Als twee electronen zich in elkaars nabijheid bevinden ondervinden ze een
afstotende kracht. Evenzo is gebeurt dat met twee positronen. Maar als een electron en een positron in elkaars nabijheid komen trekken ze elkaar aan. Logisch toch, wat ongelijknamige ladingen trekken elkaar aan . De twee deeltjes botsen op elkaar en dan gebeurt er iets ongewoons, ze lossen in elkaar op en verdwijnen, als gammastraal, een soort lichtflits. Vanwege dat gedrag wordt een positron ook wel een anti-electron genoemd.
Positronen behoren tot de groep anti-materie. Er zijn nog meer antideeltjes, in werkelijkheid bestaat naast elk deeltje een antideeltje Bijvoorbeeld, het anti-deeltje van een proton, een waterstof kern, heet anti-proton. Het wordt gebruikt in de grote deeltjes versneller in CERN om te botsen op protonen. Bij zo'n botsing verwijnen beide deeltjes en komt er zeer veel energie vrij.
Positronen zijn ook gemeen goed geworden. Ze worden omder andere gebruikt in ziekenhuizen, bij PET scans.

Positronium is een combinatie van een elektron en zijn anti-deeltje, het positron.
Ook met positronen wordt gexperimenteerd. In een artikeltje in Science wordt een serie experimenten beschreven die een vreemd gedrag van positronen schijnen aan te tonen en een fundament van de moderne natuurkunde lijkt te ondermijnen.

Britse onderzoekers schoten een bundel positronen diverse gassen in, zoals helium, zuurstof en waterstof en registreerden het resultaat van de botsingen. De bundel bleek zich precies zo te gedragen als een bundel ordinaire elektronen, hoewel positronium anti-materie bevat.

De positronen blijken in dat traject elastisch af te ketsen op de gasatomen, net als een bundel kale elektronen. Dat is hoogst opmerkelijk, want elektronen worden krachtig afgestoten door de buitenste elektronen in atomen, maar positronen zouden juist een aantrekkende kracht moeten voelen. Op z'n minst zouden aantrekking en afstoting door positron en elektron elkaar moeten opheffen, zodat de botsingen lijken op die van een bundel neutrale deeltjes met een gas, maar zelfs dat is dus niet het geval.

De onderzoekers doen voorzichtige suggesties hoe dit rare gedrag ontstaat, maar zeggen tussen de regels door 'eigenlijk begrijpen we er niks van'. Het kan namelijk ook betekenen, dat anti-materie unieke eigenschappen heeft die in gewone materie ontbreken. Dat is in strijd met het fundamentele fysische principe dat materie en anti-materie in alle opzichten elkaars spiegelbeeld zijn, maar niet wezenlijk verschillend.


Electron-like scattering of positronium, Brawley e.a., Science, 5 november 2010

(Pieter J.T.Bruinsma, PA0PHB) 

Referenties, informatie:

=> Electron-like scattering of positronium, Brawley e.a., Science, 5 november 2010

lll