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Antiproton Das ist das Antimaterie Teilchen Antiteilchen zum Proton Es hat dieselbe Masse wie das Proton aber negative L

Antiproton

Das Antiproton ist das Antimaterie-Teilchen (Antiteilchen) zum Proton. Es hat dieselbe Masse wie das Proton, aber negative Ladung.

Antiproton (p−)

Klassifikation
Fermion
Hadron
Baryon
Nukleon
Eigenschaften
elektrische Ladung −1 e
Masse 1,672 621 923 69(51) · 10−27 kg
1836,152 6736(23)  me
Ruheenergie 938,272 MeV
magnetisches Moment −2,792 847 3441(42) μN
SpinParität ½−
Isospin ½   (Iz = −½)
Wechselwirkungen stark
schwach
elektromagnetisch
Gravitation
Valenzquarks 1 Anti-Down, 2 Anti-Up

Antiprotonen sind Teil der kosmischen Strahlung. Auf der Erde kommen sie nicht natürlich vor und können nur künstlich in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden; andere Antiteilchen, nämlich das Antineutrino und das Positron, entstehen hingegen auch in der Natur bei Betazerfällen.

Antiprotonen wurden erstmals 1955 am Bevatron im Lawrence Berkeley National Laboratory mit einem Protonenstrahl von 6,3 GeV, der auf ein Kupfertarget traf, künstlich erzeugt. Die bei dieser Projektilenergie im Schwerpunktsystem verfügbare Energie reicht gerade zur Nukleonenpaarerzeugung (Proton und Antiproton), so dass das Antiproton sich nur langsam bewegt. Die magnetische Ablenkung der Teilchen erlaubte ein „Aussortieren“ der Antiprotonen. Aus der Impuls- und Geschwindigkeitsanalyse in zwei Szintillationszählern ergab sich der Nachweis, dass negativ geladene Partikel mit Protonenmasse entstanden waren; der Mesonenuntergrund wurde durch geeignete Koinzidenzschaltungen unterdrückt. Entgegen den Erwartungen zerstrahlt das Antiproton nicht mit einem Proton in Photonen, sondern es werden mehrere freie Pionen erzeugt.

Emilio Segrè erhielt 1959 zusammen mit Owen Chamberlain dafür den Physik-Nobelpreis „für ihre Entdeckung des Antiprotons“. An dem Experiment waren auch Clyde E. Wiegand und Thomas Ypsilantis beteiligt.

Zur Erforschung von Antiprotonen dient am CERN der Speicherring Antiproton Decelerator. In Bau befindet sich am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt eine Anlage zur Antiprotonforschung, genannt Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR).

Hochpräzisionsexperimente zur Masse und dem magnetischen Moment von Proton und Antiproton wurden im Base-Experiment am CERN durchgeführt (wobei eine Penningfalle bei extrem niedrigen Temperaturen benutzt wurde). 2017 wurde bei diesem Experiment die Gleichheit von magnetischem Moment von Proton zu Antiproton mit einer Präzision im Bereich von Milliardstel (10−9) festgestellt. 2022 wurde dabei das Verhältnis des Ladungs-zu-Masse-Verhältnisses von Proton zu dem des Antiprotons zu 1,000.000.000.003(16) (Genauigkeit von 16e-12, 16 Billionstel) bestimmt, eine Verbesserung zu vorherigen Ergebnissen der gleichen Gruppe um einen Faktor 4.

Eine Anwendung der Antiprotonen könnte in der „Antiprotonischen Stereographie“ liegen, die es ermöglichen würde, Strahlentherapie sehr viel effizienter durchzuführen. Allerdings ist die Erzeugung eines Antiprotonenstrahls wesentlich aufwändiger als die Erzeugung eines Protonenstrahls. Bislang (2019) sind nur wenige Beschleuniger weltweit dazu in der Lage.

Das Antiproton bildet den Kern des einfachsten Antiatoms: Antiwasserstoff.

Literatur Bearbeiten

  • O. Chamberlain et al.: Observation of Antiprotons. In: Phys. Rev. Band 100, 1955, S. 947–950 (englisch, Originalveröffentlichung aus dem Jahr 1955).
  • O. Chamberlain: Nobelpreisrede von Chamberlain aus dem Jahr 1959: Die ersten Arbeiten über das Antiproton. In: Physikalische Blätter. 1961, S. 61.

Weblinks Bearbeiten

Wiktionary: Antiproton – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 8. Juli 2019. Protonenmasse in kg. Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes, diese Unsicherheit ist als geschätzte Standardabweichung des angegebenen Zahlenwertes vom tatsächlichen Wert angegeben.
  2. Masaki Hori u. a.: Two-photon laser spectroscopy of antiprotonic helium and the antiproton-to-electron mass ratio. In: Nature. Band 475, Nr. 7357, 28. Juli 2011, S. 484–488, doi:10.1038/nature10260.
  3. [pdg.lbl.gov/2019/listings/rpp2019-list-p.pdf Particle Data Group 2019]
  4. C. Smorra, S. Ulmer u. a., A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment, Nature, Band 550, 2017, S. 317
  5. M. Borchert, S. Ulmer u. a., A 16-parts-per-trillion measurement of the antiproton-to-proton charge–mass ratio, Nature, Band 601, 2022, S. 53–57
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Veröffentlichungsdatum:
Das Antiproton ist das Antimaterie Teilchen Antiteilchen zum Proton Es hat dieselbe Masse wie das Proton aber negative Ladung Antiproton p KlassifikationFermionHadronBaryonNukleonEigenschaftenelektrische Ladung 1 eMasse 1 672 621 923 69 51 10 27 1 kg1836 152 6736 23 2 meRuheenergie 938 272 MeVmagnetisches Moment 2 792 847 3441 42 3 mNSpinParitat Isospin Iz Wechselwirkungen starkschwachelektromagnetischGravitationValenzquarks 1 Anti Down 2 Anti UpAntiprotonen sind Teil der kosmischen Strahlung Auf der Erde kommen sie nicht naturlich vor und konnen nur kunstlich in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden andere Antiteilchen namlich das Antineutrino und das Positron entstehen hingegen auch in der Natur bei Betazerfallen Antiprotonen wurden erstmals 1955 am Bevatron im Lawrence Berkeley National Laboratory mit einem Protonenstrahl von 6 3 GeV der auf ein Kupfertarget traf kunstlich erzeugt Die bei dieser Projektilenergie im Schwerpunktsystem verfugbare Energie reicht gerade zur Nukleonenpaarerzeugung Proton und Antiproton so dass das Antiproton sich nur langsam bewegt Die magnetische Ablenkung der Teilchen erlaubte ein Aussortieren der Antiprotonen Aus der Impuls und Geschwindigkeitsanalyse in zwei Szintillationszahlern ergab sich der Nachweis dass negativ geladene Partikel mit Protonenmasse entstanden waren der Mesonenuntergrund wurde durch geeignete Koinzidenzschaltungen unterdruckt Entgegen den Erwartungen zerstrahlt das Antiproton nicht mit einem Proton in Photonen sondern es werden mehrere freie Pionen erzeugt Emilio Segre erhielt 1959 zusammen mit Owen Chamberlain dafur den Physik Nobelpreis fur ihre Entdeckung des Antiprotons An dem Experiment waren auch Clyde E Wiegand und Thomas Ypsilantis beteiligt Zur Erforschung von Antiprotonen dient am CERN der Speicherring Antiproton Decelerator In Bau befindet sich am GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung in Darmstadt eine Anlage zur Antiprotonforschung genannt Facility for Antiproton and Ion Research FAIR Hochprazisionsexperimente zur Masse und dem magnetischen Moment von Proton und Antiproton wurden im Base Experiment am CERN durchgefuhrt wobei eine Penningfalle bei extrem niedrigen Temperaturen benutzt wurde 2017 wurde bei diesem Experiment die Gleichheit von magnetischem Moment von Proton zu Antiproton mit einer Prazision im Bereich von Milliardstel 10 9 festgestellt 4 2022 wurde dabei das Verhaltnis des Ladungs zu Masse Verhaltnisses von Proton zu dem des Antiprotons zu 1 000 000 000 003 16 Genauigkeit von 16e 12 16 Billionstel bestimmt eine Verbesserung zu vorherigen Ergebnissen der gleichen Gruppe um einen Faktor 4 5 Eine Anwendung der Antiprotonen konnte in der Antiprotonischen Stereographie liegen die es ermoglichen wurde Strahlentherapie sehr viel effizienter durchzufuhren Allerdings ist die Erzeugung eines Antiprotonenstrahls wesentlich aufwandiger als die Erzeugung eines Protonenstrahls Bislang 2019 sind nur wenige Beschleuniger weltweit dazu in der Lage Das Antiproton bildet den Kern des einfachsten Antiatoms Antiwasserstoff Literatur BearbeitenO Chamberlain et al Observation of Antiprotons In Phys Rev Band 100 1955 S 947 950 englisch Originalveroffentlichung aus dem Jahr 1955 O Chamberlain Nobelpreisrede von Chamberlain aus dem Jahr 1959 Die ersten Arbeiten uber das Antiproton In Physikalische Blatter 1961 S 61 Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Antiproton Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenEinzelnachweise Bearbeiten CODATA Recommended Values National Institute of Standards and Technology abgerufen am 8 Juli 2019 Protonenmasse in kg Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes diese Unsicherheit ist als geschatzte Standardabweichung des angegebenen Zahlenwertes vom tatsachlichen Wert angegeben Masaki Hori u a Two photon laser spectroscopy of antiprotonic helium and the antiproton to electron mass ratio In Nature Band 475 Nr 7357 28 Juli 2011 S 484 488 doi 10 1038 nature10260 pdg lbl gov 2019 listings rpp2019 list p pdf Particle Data Group 2019 C Smorra S Ulmer u a A parts per billion measurement of the antiproton magnetic moment Nature Band 550 2017 S 317 M Borchert S Ulmer u a A 16 parts per trillion measurement of the antiproton to proton charge mass ratio Nature Band 601 2022 S 53 57Normdaten Sachbegriff GND 4142732 4 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Antiproton amp oldid 228824993