TeilchenAntiteilchenPaares

Teilchen-Antiteilchen-Paare bestehen aus einem Teilchen und seinem Antiteilchen. Antiteilchen unterscheiden sich durch entgegengesetzte innere Quantenzahlen wie elektrische Ladung, Lepton- oder Baryonenzahl, während Masse und viele andere Eigenschaften identisch bleiben. In einigen Fällen sind Teilchen und Antiteilchen identisch, das heißt, das System ist dasselbe Objekt, zum Beispiel Photonen oder bestimmte neutralen Mesonen.

Entstehung und Vernichtung: Paare entstehen in Hochenergieprozessen, etwa bei Teilchenkollisionen oder in starken Feldern durch Paarerzeugung. Die Erzeugung verlangt mindestens die Summe der Ruheenergien der beiden Teilchen (E ≥ 2 m c^2). Nach einer Begegnung kann das Paar annihilieren, wobei die Ruheenergie in Photonen oder andere Teilchen umgesetzt wird; Energie- und Impulserhaltung müssen erfüllt bleiben. Typische Beispiele sind Elektron-Positron-Paare, Proton-Antiproton-Paare und Kaon-Antikaon-Paare. Nicht alle neutralen Teilchen besitzen Antiteilchen; manche sind ihr eigenes Antiteilchen.

Bedeutung und Anwendungen: Antiteilchenpaare sind zentrale Konzepte in der Quantenfeldtheorie und im Standardmodell der Teilchenphysik. Sie liefern Einsichten in fundamentale Symmetrien und in die Materie-Antimaterie-Asymmetrie der frühen Helium- und Kosmologie-Phasen. Praktische Anwendungen finden sich in der Medizin, etwa bei der Positronen-Emissionstomographie (PET). Die Vorhersage von Antiteilchen geht auf die Dirac-Gleichung zurück; das Elektron-Positron-Paar wurde 1932 experimentell bestätigt, das Antiproton in den 1950er-Jahren.