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Freitag, 01.07.2016
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Ohne Asymmetrie keine Materie

Warum es uns nicht geben dürfte

Wenn alle Kräfte im Universum absolut symmetrisch wirken würden, dürfte es uns und das gesamte Weltall überhaupt nicht geben. Physiker gehen davon aus, dass beim Urknall gleiche Mengen Materie und Antimaterie aus Strahlung entstanden.

Da sich beide bei Zusammenstößen gegenseitig auslöschen können, müsste es heute entweder im Universum gleich viel Antimaterie wie Materie geben, oder aber alles hätte sich restlos ausgelöscht und es bliebe nichts. Jedenfalls dann, wenn wir davon ausgehen, dass alle fundamentalen Kräfte sowohl auf Materie als auch auf Antimaterie absolut gleich wirken.

Doch ganz offensichtlich hat es die Materie geschafft, der völligen Vernichtung zu entgehen - sonst gäbe es weder das Universum, noch jemanden, der sich Gedanken über diese Tatsache machen könnte. Es gibt also eine Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Physiker gehen davon aus, dass heute auf ungefähr 10 E17 Materieteilchen nur ein Antimaterieteilchen kommt, die Materie überwiegt also deutlich.

Diese Tatsache lässt sich inzwischen auch experimentell nachvollziehen. Bereits 1964 gelang es den Physikern Val Fitch und James Cronin nachzuweisen, dass beim Zerfall einer bestimmten Sorte von Elementarteilchen, den K-Mesonen oder Kaonen, tatsächlich die CP-Symmetrie verletzt wird. Bei Umkehr von Ladung und räumlicher Orientierung unterscheiden sich die Wahrscheinlichkeiten für die Entstehung von Teilchen und Antiteilchen.

Lange Zeit war dieses Ergebnis umstritten. Es blieb unklar, ob dieser Effekt überhaupt durch eine der bekannten vier Naturkräfte erklärt werden konnte oder ob dazu eine neue sehr schwache Kraft notwendig war. Experimente am Fermilab-Teilchenbeschleuniger in den USA bestätigen erst 1999, dass eine direkte CP-Verletzung bei diesem Zerfall nicht nur existiert, sondern dass sie auch ohne die Einführung einer fünften Kraft mit den bekannten vier Elementarkräften zu erklären ist.

Physiker gehen davon aus, dass in dieser kleinen Asymmetrie der Schlüssel zur Dominanz der Materie in unserem Universum liegen könnte. Der genaue Mechanismus allerdings liegt noch immer im Dunkeln....
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Stand 14.11.2001