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Physik · Atomphysik
Antiteilchen haben die Masse ihres Partners und die entgegengesetzte Ladung. Annihilation und Paarbildung wandeln Masse und Energie ineinander um, und die PET nutzt das.
Jedes Teilchen hat ein Antiteilchen mit gleicher Masse und entgegengesetzter Ladung. Treffen beide aufeinander, wird ihre Masse zu Gammaquanten. Genau das misst die PET.
| Teilchen | Antiteilchen | Ladung des Antiteilchens |
|---|---|---|
| Elektron | Positron (e⁺) | +1 |
| Proton | Antiproton | −1 |
| Neutron | Antineutron | 0 |
Masse und Spin sind gleich. Das Antineutron ist ebenfalls ungeladen, unterscheidet sich aber in anderen Größen, etwa im magnetischen Moment und in der Baryonenzahl. Das Positron ist das Antiteilchen des Elektrons, nicht des Protons.
Bei der Annihilation (Paarvernichtung) treffen Teilchen und Antiteilchen aufeinander und lösen sich vollständig auf. Ihre Masse wird nach E = m·c² zu Energie, meist zu zwei Photonen (Gammastrahlung), die in entgegengesetzte Richtungen fliegen.
Die Paarbildung ist die Umkehrung: Ein energiereiches Photon wird in der Nähe eines Atomkerns zu einem Teilchen und seinem Antiteilchen.
E ≥ 2 · 0,511 MeV = 1,022 MeVMindestenergie des Photons für ein Elektron-Positron-Paar. Darunter gibt es keine Paarbildung.
Das ruhende Paar hatte keinen Impuls. Zwei gegenläufige Photonen heben ihren Impuls auf, ein einzelnes Photon trägt immer Impuls.
Die PET macht Stoffwechsel sichtbar:
Wie im Kern aus einem Proton ein Neutron und ein Positron wird, steht bei den Zerfallsarten. → Ausführlich in: Radioaktivität
Das Universum besteht fast nur aus Materie. Warum nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie übrig blieb, ist ungeklärt.
Antiteilchen entstehen im β⁺-Zerfall, in Teilchenbeschleunigern und bei Zusammenstößen der kosmischen Strahlung mit der Atmosphäre. Deshalb findest du sie in der Höhenstrahlung. → Ausführlich in: Kosmische Strahlung
Beschriftbare Abbildung
Deine AufgabeUnterscheide in der Lupe Zerfallsort und Annihilationsort. Begründe, warum die Linie zwischen den beiden Detektoren durch den Annihilationsort führt und nicht exakt durch den Zerfallsort.
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