Antimaterie ist das Herzstück von Science-Fiction-Romanen und -Serien wie Star Trek, aber in Wirklichkeit ist ihre Existenz in unserem Universum überhaupt keine Fiktion. Wie der Name schon sagt, ist dieser Stoff das Gegenteil von Materie und wurde in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts entdeckt. Es fasziniert weiterhin Physiker und Science-Fiction-Fans gleichermaßen.
Materie, der Stoff, aus dem alle physikalischen Dinge bestehen, besteht aus Atomen, die selbst aus Teilchen wie Protonen, Elektronen und Neutronen bestehen. In ähnlicher Weise enthält Antimaterie Antiteilchen, die als Antiprotonen, Positronen bzw. Antineutronen bezeichnet werden. Teilchen und Antiteilchen haben die gleiche Masse, aber entgegengesetzte Ladungen; ein Elektron ist beispielsweise negativ geladen und sein Gegenteil, das Positron, ist ein Elektron mit positiver Ladung. Antimaterie ist ein Überbegriff, der sich auf die Kulmination dieser Antiteilchen bezieht.
Wenn Materie und Antimaterie miteinander in Kontakt kommen, werden sie beide vernichtet. Dadurch wird viel Energie freigesetzt. Ganz allgemein beinhaltet die Urknalltheorie der Erschaffung des Universums das Zusammentreffen von Materie und Antimaterie im großen Maßstab.
Antimaterie ist auf der Erde nicht von Bedeutung, es sei denn, sie wird künstlich in einem Physiklabor oder einer ähnlichen Umgebung erzeugt. Wissenschaftler konnten relativ kleine Mengen in Form von Antiwasserstoff herstellen. Es tritt kurzzeitig auf natürliche Weise als Folge von kosmischer Strahlung auf, die die Atmosphäre durchdringt, sowie durch den Abbau radioaktiver Stoffe. Innerhalb von Nanosekunden treffen Antiteilchen und Teilchen aufeinander und werden zerstört, weshalb Antiteilchen auf der Erde nicht sehr verbreitet sind. Im Weltraum ist es jedoch viel häufiger und durch den Einsatz fein abgestimmter Instrumente zu beobachten.
Die Fähigkeit, Antimaterie künstlich zu erzeugen, ist in der Medizin sehr wichtig, insbesondere bei der Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Ein PET-Scan verwendet die Nebenprodukte der Vernichtung des Elektrons und des Positrons – Gammaphotonen –, um Krebs zu testen und zu diagnostizieren. Antimaterie wird auch in einigen anderen Formen der Strahlungstechnologie verwendet.
Theoretisch könnte Antimaterie als erneuerbare und vollständig effiziente Brennstoffquelle verwendet werden. Der Zeit-, Arbeits- und Kostenaufwand für die Herstellung überwiegen jedoch derzeit den Nutzen der Energie, die möglicherweise erzeugt werden könnte. In Zukunft, wenn es besser verstanden wird, könnte es tatsächlich eine plausible Lösung für unsere aktuelle Energiekrise in Bezug auf die Umweltzerstörung werden.