Okay, wenn ich richtig liege, begann das Universum nach der Urknalltheorie als ein hochkonzentrierter Ball aus Materie. Aber woher kam diese Materie? Ich meine, woher kam der Stoff, der alles im Universum erschaffen hat? Ist sie einfach so entstanden oder so? (BITTE Antwort! Das beschäftigt mich schon seit JAHREN!)

Am Anfang gab es noch keine Materie. Aber es gab viel Energie in Form von Licht, das in diskreten Paketen, den Photonen, vorliegt. Wenn Photonen genug Energie haben, können sie spontan in ein Teilchen und ein Antiteilchen zerfallen. (Ein Antiteilchen ist das genaue Gegenteil des entsprechenden Teilchens – ein Proton hat zum Beispiel die Ladung +e, ein Antiproton hat also die Ladung -e). Dies lässt sich heute leicht beobachten, da Gammastrahlen genug Energie haben, um messbare Elektron-Antielektronen-Paare zu erzeugen (das Antielektron wird gewöhnlich Positron genannt). Es stellt sich heraus, dass das Photon nur eines aus einer Klasse von Teilchen ist, die Bosonen genannt werden und die auf diese Weise zerfallen. Viele der Bosonen, die es kurz nach dem Urknall gab, waren so energiereich, dass sie in viel massereichere Teilchen wie Protonen zerfallen konnten (zur Erinnerung: E=mc2, d. h. um ein Teilchen mit einer großen Masse m zu erzeugen, braucht man ein Boson mit einer hohen Energie E). Die Masse im Universum stammt aus solchen Zerfällen.

Die nächste Frage, die man sich stellen muss, ist: Wo ist die ganze Antimaterie hin? Für jedes Teilchen, das auf diese Weise entstanden ist, gibt es genau ein Antiteilchen. In diesem Fall hätte es genau so viel Antimaterie geben müssen wie Materie vorhanden ist. Wenn das stimmt, hätte jedes Teilchen, als das Universum etwas abgekühlt war, ein Antiteilchen gefunden und sich zu einem Boson vereinigt (dieser Vorgang wird als Annihilation der Teilchen bezeichnet). Tatsächlich war dies das Schicksal der meisten dieser Paare – für jedes überlebende Teilchen vernichteten sich etwa 10 Milliarden. Das Überleben selbst eines so kleinen Teils reichte aus, um die gesamte Materie in unserem Universum zu bilden. Irgendwann während dieses Prozesses muss etwas anderes passiert sein, das dazu führte, dass mehr Teilchen als Antiteilchen überlebten (wir nennen dies die Teilchen-Antiteilchen-Asymmetrie).

Es gibt viele Theorien, die versuchen, diese Asymmetrie zu erklären. Ich werde eine von ihnen, die elektroschwache Baryogenese, ganz kurz beschreiben. (Um sie zu verstehen, braucht man viel mehr Hintergrundwissen, als ich hier unterbringen kann). Protonen und Neutronen sind Teilchen, die Baryonen genannt werden, und Baryogenese bedeutet die Entstehung von Baryonen. Nach dem derzeitigen Verständnis der Teilchenphysik, dem so genannten Standardmodell, ist die Anzahl der Baryonen heutzutage nahezu konstant und unterliegt nur geringen Schwankungen, die auf quantenmechanisches Tunneln zurückzuführen sind. Im frühen Universum war die Temperatur jedoch viel höher, so dass dieses Tunneln alltäglich war und eine große Anzahl von Baryonen entstehen konnte. Die elektroschwache Kraft bezieht sich auf den fraglichen Zeitraum, in dem sich die elektromagnetische und die schwache Kraft von einer einzigen Kraft in zwei separate Kräfte entkoppelten (zwischen 10-12 und 10-6 Sekunden nach dem Urknall – die Asymmetrie hätte sich wahrscheinlich gegen Ende gebildet). Eine zusätzliche Quelle für Baryonen ist die Tatsache, dass Leptonen (eine andere Art von Teilchen, einschließlich Elektronen) zu dieser Zeit in Baryonen umgewandelt werden können.

Diese Seite wurde zuletzt am 27. Juni 2015 aktualisiert.