Antimaterie

(Afbeelding: Fermilab)
sporen

Creatie

Hier zie je sporen van deeltjes die afgebogen worden in een magnetisch veld. In deze detector, een bellenvat, maken fotonen geen spoor. De spiralen zijn van elektronen, die worden snel afgeremd. Opvallend is dat ze vaak dubbel zijn: één naar links, en één naar rechts (zie kleur). En ook is merkwaardig dat ze vaak uit het niets lijken te ontstaan (zie V-vorm links onder).

Verklaring:

uit een foton van voldoende energie ontstaan een elektron (e^–) en zijn antideeltje, het positron (e⁺). Dit proces heet "creatie".

Uit dit soort waarnemingen is afgeleid dat er antimaterie is. Voor elk bekend materiedeeltje is er een corresponderend anti-deeltje, met een tegengestelde elektrische lading.
Een antideeltje wordt meestal aangeduid met een streep boven de letter:
is het anti-proton, het is negatief geladen.

Deeltje en antideeltje hebben gelijke massa, dus de zwaartekracht erop is even groot. Antimaterie bestaat uit antideeltjes (er zijn al een paar anti-atomen gemaakt).

Annihilatie

Het omgekeerde van creatie is "annihilatie": als een elektron een positron ontmoet verdwijnen ze. Alleen foton-energie blijft over. quarks en gluon

Het plaatje toont de annihilatie en creatie van quarks:
een up-quark en zijn antideeltje gaan over in gluon-energie, daaruit komen een top-quark en zijn antideeltje te voorschijn (héél zelden, bij héél veel energie).

Een vraag die natuurkundigen en astronomen bezig houdt:

iemand vraagt

Als materie en antimaterie gelijkwaardig zijn, waarom is er dan zoveel meer materie in het heelal dan antimaterie? Waarom heeft niet de antimaterie het "gewonnen" van de materie?

Antimaterie en experimenten

Deeltjesfysici gebruiken botsende bundels van zeer energierijke

, of e^– en e⁺. Ze bestuderen dan de talloze deeltjes die voortkomen uit het verval van een wisselwerkingsdeeltje (een "boson").

Een voorbeeld van zo'n annihilatie, gevolgd door veel creaties, is de electron/positron annihilatie die D^± -deeltjes maakt.

Bekijk een bewijs van het bestaan van antimaterie (een antiproton/proton-annihilatie) in een oude bellenvat-foto.

Standaardmodel-pad
Verval-pad

NIKHEF: LHCb - Het mysterie van CP-schending.
ParticleAdventure - News: An intrinsic difference, en: The arrow of time.
Een deeltje dat zijn eigen anti-deeltje is: Majorana-fermion (Wikipedia).

Paarproductie is ook van belang in de sterrenkunde: in een supernova kan de temperatuur zo hoog worden (10⁹ K) dat een foton kan veranderen in een elektron en een positron ('pair creation supernova'). Vanwege dit effect zouden zwarte gaten niet kunnen bestaan met een massa tussen ca. 65 en 120 keer die van de Zon.
Maar er was 'A "bang" in LIGO and Virgo detectors' van een gravitatiegolf, 21 mei 2019: "the first clear detection of an 'intermediate-mass' black hole" van 85 keer de massa van de Zon.
Wikipedia, 'Stellar black holes': Mass gaps.