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3.2 Antimaterie, kosmische Inflation und Photonen

Abbildung 3.1.1 des Abschnitts 3.1 zeigt das elektrische Modell der schweren Masse in der Quantinotheorie. Dass sich hier die negativen Einheitsladungen kaum oder gar nicht bewegen und die positiven Einheitsladungen eine Ladungswolke bilden, ist willkürlich. Die Erklärungen des Abschnitts 3.1 wären vollkommen gleich ausgefallen, wenn man umgekehrt von ruhenden positiven und bewegten negativen Einheitsladungen ausgegangen wäre.

Das ist interessant und legt die Fragestellung nahe, was geschieht, wenn sich zwei gegensätzliche Elementarteilchen nahekommen, also eines mit ruhenden negativen Einheitsladungen und bewegten positiven und eines mit ruhenden positiven und bewegten negativen. Die Überlegung, welche Restkraft verbleibt, ist analog zu der in Abschnitt 3.1. Wieder gibt es vier Teilkräfte, wobei auch diesmal aufgrund der elektrischen Neutralitätsbedingung die Kraft zwischen den beiden Ladungswolken die übrigen Kräfte nicht ganz kompensieren kann. Da diesmal die zu schwache Kraftkomponente anziehend ist, entsteht zwischen den beiden Objekten eine Abstoßung.

Abbildung 3.2.1: Materie
Abbildung 3.2.2: Antimaterie

Dies klärt gleich mehrere ungelöste Fragen in der Physik auf einmal. Zunächst wird klar, womit man es zu tun hat, nämlich mit Materie und Antimaterie. Zwischen diesen gibt es offenbar eine Antigravitation, was die Frage beantwortet, weshalb es in unserer Galaxie ausschließlich Materie gibt. Die Antwort ist einfach die: Materie- und Antimaterie, die sich in der Frühzeit des Universums nahe kam, hat sich gegenseitig ausgelöscht. Der Rest verklumpte sortiert nach Materie und Antimaterie zu Galaxien, die sich seitdem voneinander wegdrücken. Damit erklärt sich die kosmische Inflation, die Beobachtungen zufolge bis heute anhält und sich wohl sogar noch verstärkt.

Abbildung 3.2.3: Photon/Neutrino
Und noch etwas wird deutlich, nämlich was passiert eigentlich, wenn Materie mit Antimaterie reagiert? Betrachtet man die beiden Modelle der Materie und Antimaterie in den Abbildungen 3.2.1 und 3.2.2 und überlagert diese gedanklich, so erkennt man, dass nun zwei jeweils gleiche Ladungsmengen mit gleicher Geschwindigkeitsvarianz vorhanden sind. Das aber bedeutet, dass das resultierende Objekt, siehe Abbildung 3.2.3, masselos ist. Außerdem ist es elektrisch neutral. Tatsächlich weiß man, dass bei der Materie-Antimaterie-Paarvernichtung Photonen und große Mengen Strahlungsenergie entstehen. Diese merkwürdigen "Lichtteilchen" sind bekanntlich ohne Ruhemasse und elektrisch neutral aber schwingungsfähig, polarisierbar und mit einem magnetischen Moment ausgestattet. Über all diese Eigenschaften verfügt das Objekt, welches bei der Überlagerung der Objekte in 3.2.1 und 3.2.2 entsteht.

Außerdem löst sich damit eine Fragestellung, welche in Abschnitt 2.12 aufgekommen ist. Dort wurde nämlich gezeigt, dass sich das Vakuum scheinbar wie ein Dielektrikum verhält, also polarisierbar ist. Im Vakuum ist doch aber eigentlich nichts? Warum sollte es polarisierbar sein? Die Annahme des Abschnitts 2.12 war, dass sich überall masselose elektrische Dipole aufhalten, welche elektrische Transversalwellen verstärken und Longitudinalwellen dämpfen. Nur so konnte in der Quantinotheorie die Äquivalenz zu den Maxwellgleichungen hergestellt und der Hertzsche Dipol erklärt werden. Mit der in diesem Abschnitt gewonnen Erkenntnis, dass es elektrisch neutrale, masselose Objekte geben muss und diese sehr wahrscheinlich sogar häufiger sind also "normale" Materie, wird klar, wieso das Vakuum polarisierbar ist: Es enthält zahlreiche Photonen, die, wenn sie nicht elektrisch angeregt sind, kaum in Erscheinung treten. Später wird sich herausstellen, dass das hier entwickelte Photonenmodell eine hervorragende Möglichkeit darstellt, dass bisher nur rein mathematisch beschreibbare Welle-Teilchen-Modell des Lichtes anschaulich zu verstehen.