Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Samstag, 31. August 2019

Der Kosmos hat Baryonen- und Leptoneneigenschaften, Eine Einführung in die Philosophie der Eigenschaften, Teil 3

Wir haben heute eine Idee, wie das Universum angefangen hat. Zufällige Fluktuationen im Vakuum haben Photonen und Objekte und Antiobjekte aller möglichen Energien entstehen lassen.
Dann ist der Kosmos in eine inflationäre Ausdehnung übergegangen und hat sich gewaltig vergrößert (das soll hier nicht Thema sein), etwa um das 10 hoch 40 - fache.

Eigentlich müsste ein solcher Kosmos keine Baryonen und Leptoneneigenschaften haben.

Baryonen sind Protonen und Neutronen, die Eigenschaft Baryon zu sein (was auch immer das bedeutet) kann nur durch Antiprotonen und Antineutronen aufgehoben werden.
Leptonen sind Elektronen, Myonen und deren Neutrinos. Die Leptoneneigenschaften können nur durch Antiteilchen (Positronen, Antimyonen und deren Neutrinos) aufgehoben werden.

Unsere Regel sagt klar: Wenn es zu Beginn diese Eigenschaften nicht gab, dann darf es sie später auch nicht geben. Also muss zu jedem Baryon immer ein Antibaryon und zu jedem Lepton immer ein Antilepton entstehen.

Aber wir müssen davon ausgehen, dass in dieser Entwicklungsphase die Symmetrie zwischen Materie- und Antimaterieeigenschaften gebrochen war, d.h. etwas mehr Materie als Antimaterie entstanden ist.
Später sind alle Paare aus Materie und Antimaterie zerstrahlt und haben Photonen gebildet. Aus der Anzahl der Photonen aus der Urknallzeit kann man bestimmen, dass auf je 1 Milliarden Paare aus Materie- und Antimaterieobjekten ein zusätzliches Materieobjekt gekommen ist.

Aus all diesen zusätzlichen Materieobjekten scheint sich unser sichtbarer Kosmos gebildet zu haben.

In der Tat beobachtet man in Prozessen bei höchster Energie ein leicht (aber nicht ausreichend starkes) unterschiedliches Verhalten von sog. Kaonen und Antikaonen.
Durch die anfängliche Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie hat unser Universum also Baryonen- und Leptoneneigenschaften, aber von Anfang an, und es sind keine neuen dazu gekommen.

Es scheint also sicher zu sein, dass seit diesem Anfang des Kosmos die in den früheren Posts besprochene Unveränderlichkeit elementarer Eigenschaften  gültig ist.

Hätte der Kosmos keine Baryonen- und Leptoneneigenschaften, also wären auch ganz am Anfang Materie- und Antimaterie gleich häufig entstanden, dann wären die Naturgesetze perfekt symmetrisch. Dann aber müssten irgendwo im Universum einige 100 Milliarden Galaxien aus Antimaterie bestehen.

Darauf deutet nichts hin, denn irgendwo zwischen den Materie- und den Antimateriegalaxien müssten diese gegensätzlichen Eigenschaften sich auslöschen und zu eigenschaftsloser Gammastrahlung werden. Solche Gammaquellen werden aber nicht beobachtet.

Es ist faszinierend, dass unser Universum aus über 300 Milliarden Galaxien, unzähligen Sternen, Planeten und Lebensformen, aus einer Regelverletzung entstanden ist.

Bei einem Verhältnis von 1 Milliarden zu (1 Milliarden plus 1) würde man in anderen Fällen von einem vernachlässigbarem "Dreckeffekt" sprechen....

Ende der Serie

Bild: ESO/N. Bartmann

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