Der praktische Nutzen von Antimaterie

Es war ein großartiges Wochenende für Antimaterie-Fans, als das CERN bekannt gab, dass es ganze Atome des lebhaften, schwer fassbaren Stoffes für über 16 Minuten gefangen hat.

Das ist die längste Zeit, in der es jemandem gelungen ist, Antimaterie-Atome festzuhalten – sie sind bekanntlich schwer zu fangen, weil Antimaterie sich vernichtet, sobald sie auf Materie trifft.

Das CERN in Genf verkündete wie üblich bei Durchbrüchen in der Antimaterie: Wir sind jetzt einen Schritt näher an der Lösung der großen Rätsel der Natur und des Universums. Der Urknall sollte eine gleiche Menge an Materie und Antimaterie erzeugt haben. Doch Antimaterie ist rar; deshalb hoffen Wissenschaftler zu erfahren, was mit ihr passiert ist und wie sie funktioniert. Das wiederum könnte unser grundlegendes Verständnis der gewöhnlichen Materie erschüttern.

„Die Hälfte des Universums ist verschwunden, also steht offenbar eine Art Umdenken auf der Tagesordnung“, sagte Jeffrey Hangst vom CERN bei der Bekanntgabe der 16-minütigen Leistung.

Die tiefgreifenden Möglichkeiten des CERN-Fortschritts sind nicht zu leugnen, daher überlasse ich diese Diskussion anderen.

Nun möchte ich die Gelegenheit nutzen, um eine andere Seite der Antimaterie zu erkunden: ihre praktische oder sogar alltägliche Seite.

Eine Sache, die bei Antimaterie sicher ist, ist, dass sie explodiert, wenn sie auf Materie trifft. Macht man sich das zunutze, sind die Einsatzmöglichkeiten grenzenlos.

Nehmen wir zum Beispiel PET-Scans in Krankenhäusern, die wahrscheinlich die häufigste Anwendung von Antimaterie sind. Das „P“ in PET steht für Positron, ein subatomares, antimaterielles Teilchen. Die Mediziner verwenden die Positronen-Emissions-Tomographie, um Positronen in ein Gehirn zu injizieren und auf Gammastrahlen zu achten, die aufblitzen, wenn die Positronen auf Elektronen der normalen Materie treffen. Die beiden zerstören sich gegenseitig und geben ein Lichtmuster ab, das in einem befallenen Gehirn anders ist als in einem normalen und so neurologische Fehlentwicklungen aufdeckt.

Gleichermaßen versuchen Forscher auf der ganzen Welt, Positronen einzusetzen, um Schwächen und Anomalien in allen möglichen Materialien und Dingen aufzudecken, von Metallen und Halbleitern bis hin zu Aspirin, Eiscreme und Kartoffelchips.

Als ich das letzte Mal mit Experten zu diesem Thema sprach – zugegebenermaßen vor einigen Jahren – war ich von den Möglichkeiten fasziniert. Der Physiker Paul Coleman von der University of Bath in England erklärte mir damals, dass Positronen auf natürliche Weise die atomgroßen Löcher in den Kristallgittern finden, aus denen ein Metall besteht. Gammastrahlendetektoren, wie bei einem PET-Scan, könnten feststellen, wo sich die Positronen niederlassen und so Schwachstellen aufdecken. Wie Coleman sagte: „Ein Riss wird immer im atomaren Bereich beginnen, was zu einem größeren Riss führt, der dazu führt, dass Ihr Flugzeugflügel abfällt.

Das ist ein extremes Beispiel. Aber der Punkt ist, dass Forscher durch die Entdeckung von Schwachstellen auf atomarer Ebene stärkere Materialien für den Bau von elektronischen Chips, Flugzeugen, Zügen, Autos, Wolkenkratzern, Brücken, Straßen und so weiter entwickeln können.

Coleman ist kein einmaliger Spinner. Viele andere Physiker und Ingenieure beschäftigen sich damit.

Wollen Sie einen Beweis? Gehen Sie auf die Website von niemand geringerem als der Positron Annihilation Community. Richtig, die Positron Annihilation Community. Heutzutage muss jeder eine Community haben, also würden Sie Positronenvernichter nicht diskriminieren wollen, oder? Die Website lädt dazu ein, „die Möglichkeiten der praktischen Anwendung der Positronenvernichtung“ in allen möglichen Bereichen kennenzulernen, einschließlich Metallen, Halbleitern, Dielektrika und Polymeren.

Professor David Parker an der University of Birmingham ist ein Physiker an der Spitze der Positronenforschung. Seine Gruppe stellt Positronen emittierende Isotope her, „die zur Markierung von Tracerpartikeln sowohl für die Untersuchung von Echtzeitflüssen in industriellen Prozessen als auch für die Diagnose in Krankenhäusern verwendet werden“, heißt es auf seiner Webseite. „Durch den Nachweis der Rücken-an-Rücken-Emission von Gammastrahlen, die der Annihilation eines Positronen- und Elektronenpaares folgen, ist eine millimetergenaue Bildgebung in Anwendungen möglich, die von der Schmiermittelverteilung in Motoren bis hin zu dynamischen Studien der Flüssigkeitsströmung durch geologische Proben reichen“, heißt es auf der Seite.

Heute stammen Positronen meist aus teuren Zyklotrons, die Isotope von Elementen erzeugen, die ihrerseits Positronen beim Zerfall emittieren.

Im Laufe der Jahre haben so unterschiedliche Unternehmen wie Intel, Unilever, United Biscuits und Rolls Royce die Verwendung von Antimaterie für alles Mögliche erforscht, von der Herstellung eines stärkeren elektronischen Chips bis hin zu einem knusprigeren Kartoffelchip und von einer besseren Aspirin-Beschichtung bis hin zu glatterem Motorenöl.

Und vergessen wir nicht, dass Antimaterie mit all ihrer Explosivität die Treibstoffquelle war, die Star Treks Raumschiff Enterprise so effektiv durch Galaxien geschleudert hat. Natürlich musste sich Captain Kirk keine Gedanken über den Preis von Antimaterie machen – 1999 schätzte die NASA, dass es 62,5 Billionen Dollar kostet, ein Gramm Antimaterie herzustellen. Aber vielleicht ist es ein Denkanstoß für diejenigen, die sich mutig in eine post-elektrische, post-Wasserstoff-Welt der Fortbewegung wagen.