Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Sonntag, 2. Februar 2020

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 8: Antimaterie im Spiegel, Teil 1

Ich möchte die mit dem Nobelpreis belohnte Entdeckung der P-Verletzung der amerikanisch-chinesischen Physikerin  Wu an der von ihr veröffentlichten Skizze erläutern:

Wu hat Kobald 60 - Atome auf  10 mK abgekühlt und die Rotation der Atomkerne durch ein Magnetfeld ausgerichtet. Dies wird durch die gelblich gezeigte Spule im Bild dargestellt. Nach der Linken-Hand-Regel für von Elektronen durchflossene Spulen liegt der Nordpol dieses Magnetfeldes am oberen Rand der Spule.
Das Magnetfeld orientiert die Rotation der Co-Kerne wie folgt:

Hält man den Daumen der rechten Hand gegen Richtung der Feldlinien (im linken) Bild (also nach unten), so rotiert der Kern in Richtung der gekrümmten Finger der rechten Hand.
Das heißt, die kleinen grünen Pfeile des Stromflusses der Drahtelektronen zeigen gegen die Richtung des Kernspins der ausgerichteten Co-Atome an.

Im rechten Spiegelbild bleibt die Magnetfeldrichtung erhalten (die Fliessrichtung des Elektronenstroms ist im Spiegel unverändert). Aber die Rotationsrichtung der Atomkerne erscheint anders herum:
Die jeweils zum Spiegel liegenden Teile des Kernes (imk linken Bild der rechte Teil und im rechten Bild der linke Teil) drehen sich in der Zeichnung auf uns zu. Orientiert man die Finger der rechten Hand in diese Richtung, so zeigt im linken Bild  der Daumen nach unten  und im rechten nach oben. Die Richtung des Kernspins hat sich also umgekehrt.

Wu hat natürlich keinen Spiegel genommen, sodnern die Rotation der Atomkerne durch Umkehrung des Magnetfeldes "gespiegelt".

Kobald zerfällt nun in Nickel, gibt dabei ein Elektron und ein Anti-Elektronenneutrino ab.
Die Elektronen fliegen in Gegenrichtung zum Kernspinvektor, also im linken Bild nach oben, die Antielektronen aus Impulserhaltungsgründen dann nach unten.
Daran dürfte sich im Spiegelbild nichts ändern...

Tut es aber...die "gespiegelten" Elektronen fliegen nun nach unten. Die Spiegelung ist gestört.
Das ist die Verletzung der P-Symmetrie. Der rein gespiegelte Prozess (schwache blaue Pfeile) tritt nicht auf.

Wir werden im nächsten Post darauf zurück kommen...denn wenn wir Elektronen durch Positronen und die Antineutrinos durch Neutrinos ersetzen, passt es wieder...

Warum?

Elektronen und Positronen reagieren unterschiedlich auf Bild und Spiegelbild.


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