Jänner 2011: Forschungsergebnis: Gewitter erzeugen Antimaterie

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ThomasWWN
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Dienstag 18. Januar 2011, 20:45

Quelle: http://science.orf.at/stories/1673142
Gewitter erzeugen Antimaterie

US-Astronomen haben mit Hilfe eines Satelliten energiereiche Strahlung im Weltraum nachgewiesen. Nachforschungen ergaben, dass sie von Antimaterie stammt, die wiederum von einem Gewitter erzeugt wurde.

Kategorie: Physik Erstellt am 17.01.2011.

Wolkengeneratoren

Im Internet kursieren lustige Videos von Kindern, die eine Kunststoffrutsche hinunter sausen und mit elektrischer Stehfrisur ans Ziel kommen. Wenn mechanische Energie in elektrische umgewandelt wird, sprechen Physiker von Van-de-Graaff-Generatoren. Es gibt künstliche, wie jene Bandgeneratoren, die der US-Physiker Robert Van de Graaff zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt hat. Und natürliche, Gewitterwolken etwa - sie sind im Prinzip gigantische Generatoren, die hohe Spannungen durch den Transport von Luftpartikeln erzeugen.

Die entsprechende Studie wird im Fachblatt "Geophysical Research Letters" erscheinen. Mehr dazu in einer Aussendung der NASA.

Wie nun Michael Briggs von der University of Alabama bei der Jahrestagung der Amerikanischen Astronomischen Vereinigung (AAS) berichtete, können diese elektrischen Felder über Umwege sogar Antimaterie erzeugen.

Positronen wandern in den Weltraum


Die Entdeckung gelang mit dem Fermi-Satelliten, der im Weltraum nach Quellen hochenergetischer Strahlung, wie etwa Pulsare, Schwarze Löcher und Supernovae, Ausschau hält. Am 14. Dezember 2009 befand sich der Satellit über Ägypten, als seine Messgeräte Gammastrahlen registrierten. Zur selben Zeit ereignete sich im mehrere tausend Kilometer entfernten Sambia ein heftiges Gewitter.

Zwischen beiden Ereignissen bestand offenbar eine Verbindung, wie Briggs mit seinen Kollegen herausfand. Das elektrische Feld eines Gewitters bewirkt nämlich aufwärts gerichtete Ströme von Elektronen, die, sofern sie mit Luftmolekülen kollidieren, Gammablitze ("terrestrial gamma-ray flashes") abgeben. Diese hochenergetischen Strahlen erzeugen wiederum nach Passage eines Atomkerns Elektronen und deren antimaterielle Gegenstücke, Positronen.

Diese Teilchen folgen den Feldlinien des Erdmagnetfeldes - und erreichen mitunter auf diesem Pfad den Weltraum, in dem eben auch der Fermi-Satellit seinen Dienst versieht. Am 14. Dezember 2009 trafen offenbar durch das Gewitter in Sambia entstandene Positronen auf Elektronen des Satelliten. Sie vernichteten einander und erzeugten wiederum Gammastrahlen, die Fermis "Gamma-ray Burst Monitor" registrierte (siehe Video).

"Diese Signale sind der erste direkte Nachweis, dass Gewitter Partikelstrahlen aus Antimaterie erzeugen können", sagte Briggs auf der Jahrestagung der AAU. Etwa 500 Mal pro Tag könnten Gewitter auf der Erde terrestrische Gammablitze erzeugen, schätzen Physiker. Die meisten davon bleiben jedoch unbemerkt.

science.ORF.at
Interessant teilweise auch die Forumbeiträge.
Für ein Elektron-Positron-Paar benötigt man nur die Energie von 1,022 MeV.

Blitze entladen sich bei einer Spannung von deutlich mehr als 10 MV.

Natürlich muss die freie Weglänge für die Elektronen groß genug für eine ungestörte Beschleunigungsstrecke sein.

Eine Tabelle der freien Weglängen:

http://www.lecksuchtechnik.de/Gasgesetz ... ml#Tabelle" onclick="window.open(this.href);return false; Weglängen

Für richtig solide Antimaterie reicht aber ein Gewitter nicht aus.

Für ein Proton-Antiproton-Paar benötigt man 1877 MeV.

1 MV = 1 Million Volt Spannung, bzw. Potentialdifferenz,

1 MeV = die Energiemenge die ein Elektron erhält, wenn es 1 MV ungestört duchfällt.

Elektronen mit 1 MeV haben ungefähr das dreifache ihrer Ruhemasse, und ungefähr 95 % der Lichtgeschwindigkeit.

Bei der gegenseitigen Vernichtung von Elektron-Positron-Paaren werden entweder zwei oder drei Gamaquanten mit der gleichen Gesamt-Energie erzeugt.

Die gegenseitige Vernichtung von Proton-Antiproton-Paaren ist komplizierter.

Bild:

http://members.chello.at/karl.bednarik/ANANTRI.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;

Bei der Proton-Antiproton-Zerstrahlung entstehen zuerst positive, neutrale, und negative Pionen, die innerhalb von etwa 70 Nanosekunden ungefähr 21 Meter weit fliegen.

Die neutralen Pionen zerfallen dann zu zwei Gammaquanten.

Die neutralen Pionen können auch mit einem Anteil von 1,2 % zu einem Positron, einem Elektron, und einem Gammaquant zerfallen.

Die positiven Pionen zerfallen dann zu Antimyonen und Myonneutrinos.

Die negativen Pionen zerfallen dann zu Myonen und Antimyonneutrinos.

Die Myonen und die Antimyonen kommen unter diesen Bedingungen in rund 6,2 Mikrosekunden etwa 1,85 Kilometer weit.

Die Antimyonen zerfallen dann zu Positronen, Elektronneutrinos, und Antimyonneutrinos.

Die Myonen zerfallen dann zu Elektronen, Antielektronneutrinos, und Myonneutrinos.

Positronen verhalten sich so wie Elektronen, die in der Zeit zurück laufen.

Bild:

http://members.chello.at/karl.bednarik/FEMADI-3.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;

Das verleitet natürlich zu dummen Scherzen:

http://www.e-stories.de/view-kurzgeschi ... html?23786" onclick="window.open(this.href);return false;

Die Tabelle der freien Weglängen hilft nur dann, wenn man auch die Barometrische Höhenformel kennt:

Der Druck in bar, Atmosphären, oder 100000 Pascal ist ungefähr:

D = e^( h / 7990 ) =

2,718282 hoch ( Höhe in m geteilt durch 7990 m )

Wie man mehr Masse nach links als nach rechts bewegen kann, ohne einen Impuls zu erzeugen.

Bild:

http://members.chello.at/karl.bednarik/RELATEL1.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;

Animation:

http://members.chello.at/karl.bednarik/RELATEL5.gif" onclick="window.open(this.href);return false;

Erläuternde Bilder:

http://members.chello.at/karl.bednarik/RELATEL2.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;

http://members.chello.at/karl.bednarik/RELATEL3.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;
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