Paul A. M. Dirac stellte 1928 aufgrund theoretischer Überlegungen die Hypothese auf, dass es zu jedem Elementarteilchen ein Gegenstück mit gleicher Masse, aber entgegengesetzter elektrischer Ladung – Antimaterie – geben müsse. Ein Atom Anti-Wasserstoff besteht nach dieser Theorie aus einem negativ geladenen Kern (Anti-Proton), der von einem positiv geladenen Teilchen mit der Masse eines Elektrons umkreist wird (Positron).

Vier Jahre später beobachtete Carl Anderson die erste Antimaterie. Er war dabei, die Höhenstrahlung zu untersuchen und hatte für diesen Zweck in der Sternwarte von Mount Wilson eine von einer Bleiplatte in zwei Hälften getrennte Nebelkammer in einem magnetischen Feld aufgebaut und dazu eine Kamera installiert,

um die Spuren eintreffender Teilchen festzuhalten. Am 2. August 1932 fiel ihm etwas Merkwürdiges auf: Die Bahnkrümmung eines durch das Magnetfeld abgelenkten Teilchens deutete auf eine positive Ladung hin. Aber es war durch die Bleiplatte gedrungen, musste also die hohe Geschwindigkeit und kleine Masse eines Elektrons gehabt haben. Die Spur stammte von einem „positiven Elektron“, einem Positron: Carl Anderson hatte erstmals ein Antimaterie-Teilchen nachgewiesen. (Ein Anti-Proton – also ein negativ geladenes Proton – wurde 1955 erstmals beobachtet.)

Erst seit einigen Jahren wissen wir, wie in der Höhenstrahlung ein Antimaterie-Teilchen entstehen kann: Treffen Elektronen, Protonen oder Photonen aus dem All auf Teilchen der irdischen Atmosphäre, zertrümmern sie sich gegenseitig, und dabei kommt es vor, dass beispielsweise ein Elektron und ein Positron aus einem Photon hervorgehen: Sobald Energie in Materie verwandelt wird, entstehen gleiche Mengen Materie und Antimaterie.

Dieser Vorgang wird vom „Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire“ (CERN) in der Nähe von Genf in Teilchenbeschleunigern nachgeahmt. 1995 gelang es dort erstmals, nicht nur Antimaterie-Teilchen wie Positronen und Anti-Protonen herzustellen, sondern daraus auch einige wenige Atome Anti-Wasserstoff zu erzeugen – die allerdings so rasch zerfielen, dass keine weiteren Messungen möglich waren.

Materie und Antimaterie entstehen gewissermaßen durch die Materialisierung von Energie. Umgekehrt: Wenn Materie und Antimaterie aufeinandertreffen, verwandeln sie sich in Energie: Die Teilchen annihilieren sich gegenseitig. Nur wenn es gelänge, Antimaterie berührungsfrei in elektromagnetischen Feldern einzufangen – wie es Dan Brown in seinem Thriller „Illuminati“ beschrieb –, ließe sich die Annihilierung verhindern – aber dazu müsste man zuerst ein absolutes Vakuum erzeugen, was jedoch unmöglich ist.

Literatur zum Thema Antimaterie

• Dieter B. Herrmann: Antimaterie (Verlag C. H. Beck, München 1999)