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Quantenphysik: Antimaterie-Überschuss im Proton

Vor zwei Jahrzehnten haben Messungen eine mysteriöse Ungleichverteilung der Bestandteile des Protons enthüllt. Auf der Suche nach den Ursachen zeigen nun neue Messdaten, wie die Asymmetrie Atomkerne stabilisieren könnte.
von Natalie Wolchover
Proton
© generalfmv / Getty Images / iStock; Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft (Ausschnitt)

Viele mag überraschen, dass die positiv geladenen Bestandteile des Atomkerns etwas Antimaterie enthalten. In der Schule lernen wir bestenfalls, dass Protonen aus drei »Quarks« zusammengesetzt sind – zwei so genannten Up-Quarks und einem Down-Quark. Deren elektrische Ladung von +2/3 beziehungsweise –1/3 verleihen dem Proton seine Gesamtladung von +1. Doch das Bild ist vereinfachend und verkennt einige bis heute rätselhafte Verhältnisse.

In Wirklichkeit wirbeln im Inneren des Protons sechs Arten von Quarks in ständig schwankender Menge herum, hinzu kommen deren entgegengesetzt geladene Gegenstücke aus Antimaterie (Antiquarks) sowie »Gluonen«. Letztere halten alles zusammen, können sich dabei in die anderen Bestandteile dieses »Protonensees« verwandeln und sich selbst vervielfältigen …

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  • Quelle

Dove, J. et al.:The asymmetry of antimatter in the proton. Nature 590, 2021

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