In den ersten Augenblicken des Universums wurden enorme Mengen an Materie und Antimaterie erzeugt und wenige Augenblicke später kombiniert und vernichtet, um die Energie zu erzeugen, die die Expansion des Universums vorantreibt. Aber aus irgendeinem Grund gab es eine infinitesimale Menge mehr Materie als Antimaterie. Alles, was wir heute sehen, war dieser winzige Teil der Materie, der übrig blieb.
Aber warum? Warum gab es gleich nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie? Forscher der University of Melbourne glauben, sie könnten einen Einblick haben.
Um Ihnen einen Eindruck vom Ausmaß des Rätsels zu geben, mit dem Forscher konfrontiert sind, hier der außerordentliche Professor Martin Sevior von der School of Physics der Universität Melborne:
„Unser Universum besteht fast ausschließlich aus Materie. Obwohl wir an diese Idee völlig gewöhnt sind, stimmt dies nicht mit unseren Vorstellungen überein, wie Masse und Energie interagieren. Nach diesen Theorien sollte es nicht genügend Masse geben, um die Bildung von Sternen und damit das Leben zu ermöglichen. “
„In unserem Standardmodell der Teilchenphysik sind Materie und Antimaterie nahezu identisch. Dementsprechend vernichten sie sich gegenseitig, wenn sie sich im frühen Universum vermischen, und lassen nur sehr wenig übrig, um Sterne und Galaxien zu bilden. Das Modell erklärt nicht annähernd den Unterschied zwischen Materie und Antimaterie, den wir in der Natur sehen. Das Ungleichgewicht ist eine Billion Mal größer als das Modell vorhersagt. “
Wenn das Modell vorhersagt, dass Materie und Antimaterie sich gegenseitig vollständig vernichtet haben sollten, warum gibt es sie dann? etwas, und nicht nichts?
Die Forscher haben den KEK-Teilchenbeschleuniger in Japan verwendet, um spezielle Teilchen, sogenannte B-Mesonen, zu erzeugen. Und es sind diese Partikel, die die Antwort liefern könnten.
Mesonen sind Teilchen, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen. Sie sind durch die starke Atomkraft miteinander verbunden und umkreisen sich wie die Erde und der Mond. Aufgrund der Quantenmechanik können sich Quark und Antiquark je nach Masse der Teilchen nur auf sehr spezifische Weise umkreisen.
Ein B-Meson ist ein besonders schweres Teilchen mit mehr als der fünffachen Masse eines Protons, was fast ausschließlich auf die Masse des B-Quarks zurückzuführen ist. Und es sind diese B-Mesonen, die die stärksten Teilchenbeschleuniger benötigen, um sie zu erzeugen.
Im KEK-Beschleuniger konnten die Forscher sowohl reguläre Materie-B-Mesonen als auch Anti-B-Mesonen erzeugen und beobachten, wie sie zerfielen.
„Wir haben uns angesehen, wie die B-Mesonen zerfallen und wie die Anti-B-Mesonen zerfallen. Wir stellen fest, dass es bei diesen Prozessen kleine Unterschiede gibt. Während die meisten unserer Messungen Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik bestätigen, scheint dieses neue Ergebnis nicht übereinzustimmen. “
In den ersten Augenblicken des Universums könnten die Anti-B-Mesonen anders zerfallen sein als ihre regulären Gegenstücke zur Materie. Als alle Vernichtungen abgeschlossen waren, war noch genug Materie übrig, um uns alle Sterne, Planeten und Galaxien zu geben, die wir heute sehen.
Originalquelle: Pressemitteilung der University of Melbourne
