Teilchen und antiteilchen

Ein Jahr nachdem HEISENBERG seine berühmte Unschärferelation aufgestellt hatte, begründete der englische Physiker PAUL ADRIAN DIRAC eine merkwürdig klingende Theorie. Er versuchte nämlich die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie miteinander zu verbinden. Weder HEISENBERGS noch SCHRöDINGERS Theorie stimmte mit den Prinzipien der Relativitätstheorie von Einstein überein. Ihre Theorien galten deshalb nur für Teilchen, die sich wesentlich langsamer als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Im Atom gibt es aber Teilchen, die z. B. aus dem Zerfall von Atomkernen stammen, oder die in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden, bei denen die Relativitätstheorie eine große Rolle spielt.

Im Jahre 1928, nachdem GOUDSMITH und PAULI das Phämomen des Spins in ihren Arbeiten geklärt hatten, veröffentlichte DIRAC seine Wellengleichung des Elektrons. Seine Theorie erklärte den Spin bildhaft als Zitterbewegung eines punktförmigen Teichens um einen virtuellen Punkt.

DIRAC löste ein weiteres Rätsel: Er beobachtete, daß sich Teilchen auf wundersame Weise vermehren, aber auch verschwinden können, wenn sie in ein Gebiet mit starken Kraftfeldern gelangen.

DIRAC vermutete nun, daß es ein Teilchen gibt, das die gleiche Masse wie ein Elektron besitzt, doch dessen Ladung positiv ist. Er nannte das Teilchen, welches das Spiegelbild des Elektrons ist, Positron.

Wenn Elektronen in ein starkes Kraftfeld geraten, dann können sie, wenn sie mit Positronen zusammentreffen, vernichtet werden, wobei Masse und Energie \"zerstrahlen\". Es ist aber genauso möglich, daß Paare von Elektronen und Positronen gleichsam aus dem Nichts entstehen, wenn die erforderliche Energie vom Kraftfeld geliefert wird. Der Physiker spricht von einer \"Paarerzeugung\".

Dieser Entstehungsprozeß wird meistens durch Gammaquanten, die sehr energiereich sind, ausgelöst. Obwohl DIRAC mit seiner Annahme recht hatte, glaubte ihm anfangs niemand, da noch kein Mensch Positronen nachgewiesen hatte.

Nachdem aber CARL DAVID ANDERSON im Jahre 1932, den von DIRAC beschriebenen Prozeß experimentell in der kosmischen Strahlung nachgewiesen hatte, konnte niemand mehr an der Diracschen Theorie zweifeln.

Abb. 7: PAUL DIRAC (1902-1984)