Antimaterie-Kraftwerk

Science-Fiction-Fans kennen den Warp-Antrieb. Er beschleunigt das Raumschiff Enterprise mit Hilfe von Materie-Antimaterie-Reaktionen auf Überlichtgeschwindigkeit. Aber kann die Fusion von Materie und Antimaterie auch in der Realität zur Energiegewinnung genutzt werden? Grundsätzlich ja: Denn wenn Materie auf Antimaterie trifft, löschen sie sich gegenseitig aus. Dabei entstehen immense Energiemengen.

Das Wichtigste in Kürze

  • Gigantische Energiemengen: Die gegenseitige Vernichtung von Materie und Antimaterie nennt man Annihilationsreaktion. Dabei zerstrahlen beide Teilchen rückstandslos in reine Energie.
  • Sowohl die Erzeugung als auch die Speicherung von Antimaterie zur Energieherstellung ist problematisch.
  • Antimaterie-Kraftwerke existieren noch nicht und Wissenschaftler schätzen die Wirtschaftlichkeit auf null, da Antimaterie zunächst hergestellt werden muss.

Antimaterie: der böse Materie-Zwilling

Antimaterie ist der Zwilling der Materie – wenn auch mit entgegengesetzter Ladung. Beim Urknall sollen Materie und Antimaterie zu gleichen Teilen entstanden sein. Doch wäre dem so, hätten sich die kosmischen Zwillinge sofort gegenseitig vernichten müssen. Deshalb gehen neuere Theorien davon aus, dass es ein Quäntchen mehr Materie gegeben haben muss als Antimaterie. Aus diesem Überbleibsel ist dann unser Universum entstanden.

Wie aus Antimaterie Energie entsteht

Die gegenseitige Vernichtung von Materie und Antimaterie nennt man Annihilationsreaktion. Dabei zerstrahlen beide Teilchen rückstandslos in reine Energie. Die auf diese Weise hergestellte Energiemenge ist gigantisch. So würde ein einziges Kilogramm Antiwasserstoff ausreichen, um den Energiebedarf einer deutschen Kleinstadt über 100 Jahre lang zu decken. Um die Relationen zu verdeutlichen, ein paar Zahlen: Während man aus der Verbrennung von 1 kg Wasserstoff 39 Kilowatt gewinnen kann, wären es bei der Annihilation 50 Milliarden Kilowatt – also über eine Milliarde Mal (1.282.051.282,05) soviel, wie bei der Verbrennung.

Das Problem der Erzeugung und der Speicherung

Für ein Antimaterie-Kraftwerk braucht man – wie es der Name schon sagt – zwingend Antimaterie. Wissenschaftlern am Kern- und Teilchenforschungszentrum CERN ist die Erzeugung von Antimaterie-Teilchen bereits gelungen. 2011 konnten 309 Anti-Wasserstoff-Atome mithilfe von Teilchenbeschleunigern für fast 17 Minuten künstlich erzeugt und gespeichert werden.

Damit das gelingen konnte, wurden die Teilchen auf circa minus 272 Grad Celsius abgekühlt. So hat man erreicht, dass die Antimaterie-Teilchen eine geringe Geschwindigkeit aufwiesen und in einer Art magnetischem Käfig gefangen werden konnten.

Nur mithilfe dieses Magnetfeldes ist es überhaupt möglich, Antimaterie zu speichern. Der Grund liegt auf der Hand: Sobald ein Antimaterieteilchen entsteht, zerstrahlt es augenblicklich durch die Wechselwirkung mit seinem Gegenstück. Das Magnetfeld schottet das Antiteilchen von seinem Gegenstück ab und schützt es so vor unerwünschten Zerstrahlungseffekten – also dem Zusammentreffen der ungleichen Zwillingspärchen.

Wann wird es Antimaterie-Kraftwerke geben?

Bis Antimaterie-Kraftwerke ihren Weg aus dem Science-Fiction-Roman in unseren Alltag finden, werden vermutlich noch einige Jahrhunderte vergehen. Und selbst dann ist es fraglich, ob alle Schwierigkeiten überwunden werden können. So wird gegenwärtig ungleich viel mehr Energie für die Produktion von Antimaterie benötigt, als man aus deren Annihilation gewinnen kann. Das Verhältnis von Energieaufwand zu Energiegewinnung entspricht derzeit noch 1.000.000:1. Manche Wissenschaftler gehen gar davon aus, dass sich ein Antimaterie-Kraftwerk niemals lohnen werde, da auch durch technische Fortschritte maximal soviel Energie gewonnen werden könne, wie hineingesteckt wurde. Die Wirtschaftlichkeit wäre also gleich null. Anders sähe es aus, wenn die Menschheit große Vorkommen von Antimaterie im Weltall entdecken würde.