Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

bedeutsamen Beitrag zur Gesamtmasse des Universums leisten und somit einen Teil der in jüngerer Zeit vieldiskutierten rätselhaften „dunklen Materie“ darstellen. Wenn nun aber in der frühesten Phase des Universums die Teilchen streng symmetrisch entstanden sind, dann fragt es sich, warum wir im Weltall heute überhaupt Teilchen und die aus ihnen gebildeten Objekte (Gas, Staub, Sternsysteme, Sterne, Planeten, Monde usw.) vorfinden. Denn schon 100 Sekunden nach dem „Urknall“ waren die Temperaturen so weit gesunken, daß keine neuen Teilchen mehr entstehen konnten. Jedes bis zu diesem Zeitpunkt entstandene Teilchen hätte sich also nun mit einem Partner aus der „Antiweit“ treffen und gegenseitig „vernichten“, d. h. in Energie umwandeln müssen. Ein Universum, in dem dieses Szenario tatsächlich abgelaufen wäre, hätte natürlich auch seine Betrachter, d. h. uns Menschen, nicht hervorbringen können. Es bleibt also nur die Alternative, daß sich die Antiteilchen im Prozeß der Entwicklung des Universums sehr rasch separiert haben, so daß es nicht zur (vollständigen) Zerstrahlung kam, oder daß die Zahl der Teilchen und der Antiteilchen nicht dieselbe war. Dann hätten sich Teilchen und Antiteilchen so lange gegenseitig „vernichtet“, bis nur noch eine Sorte übriggeblieben wäre.
    Für diese letztgenannte Variante sprechen nun einige erstaun-liche Erkenntnisse der Elementarteilchentheoretiker. Auch diese gehen von einer anfangs vollkommen symmetrischen Welt aus. Die höchstmögliche Symmetrie finden wir beim leeren Raum vor. Keine irgendwie gearteten Transformationen Verschiebung, Drehung oder Spiegelung -verändern auch nur das geringste. Weil es im leeren Raum nichts gibt, das man verändern könnte, besitzt er die höchstmögliche Symmetrie. Das Universum, in dem wir uns befinden, ist offensichtlich ganz anders beschaffen. Es gibt darin nicht etwa nichts, sondern sehr vieles: Sterne, Sternsysteme, Planeten wie z.B. die Erde mit Pflanzen, Tieren, Menschen, Landschaften, Wettererscheinungen usw. Der Zustand des heutigen Universums ist also dadurch gekennzeichnet, daß er keineswegs die Symmetrie des Vakuums (oder des Chaos - auch dieses ist völlig symmetrisch) aufweist. Die Elementarteilchentheoretiker und die Kosmologen sehen den heutigen Zustand eines Universums, das nicht symmetrisch ist, als das Ergebnis eines Entwicklungsprozesses an. Schon Einstein suchte - vergebens! - nach einer alle Vorgänge der Wirklichkeit erfassenden Theorie. Die Überzeugung, daß eine solche Beschreibung der Wirklichkeit, die alle Wechselwirkungen zu beschreiben vermag, tatsächlich möglich ist, leitet die Bestrebungen der Wissenschaftler bis heute. Das bisherige Produkt dieser Bemühungen der Forschung sind sogenannte Große Vereinheitlichte Theorien (GUTs = Grand Unified Theories). Ihnen zufolge gab es unmittelbar nach dem Beginn des Urknalls keine voneinander unterscheidbaren Grundkräfte. Die starke Kernkraft etwa, die in den Neutronen und Protonen die Quarks zusammenschweißt, wird demnach bei höheren Energien immer schwächer, während die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung an Stärke zunehmen. Bei extrem hohen Energien erweisen sich die drei im heutigen Universum wohl voneinander unterscheidbaren Kräfte als verschiedene Aspekte einer einzigen. Quarks können sich im Innern von Protonen in Antielektronen und Antiquarks in Elektronen verwandeln. Bei diesen Vorgängen müssen in frühester Zeit, als die „Große Vereinheitlichungsenergie“ herrschte, mehr Quarks als Antiquarks entstanden sein, so daß sich später mehr Neutronen und Protonen als Antineutronen und Antiprotonen bildeten. Eine bemerkenswerte Konsequenz der Umwandlungen von Quarks und Antiquarks ist der Zerfall von Protonen, die somit keine stabilen Teilchen sein können.
    Diesen Umstand erklärt man sich mit einer Brechung der anfangs vollkommenen Symmetrie. Im Verhalten von Teilchen und Antiteilchen gibt es keine vollkommene Symmetrie mehr. In der Tat wurden solche Symmetriebrechungen in jüngerer Vergangenheit entdeckt. Wären alle Naturgesetze für Teilchen und Antiteilchen miteinander identisch, so herrschte die C-Symmetrie. Wenn alle Teilchen für jede Situation und ihr Spiegelbild gleich sind, also gleich gegenüber Raumspiegeltongen, spricht man von der P-Symmetrie. Gelten alle Gesetze unabhängig davon, ob die Zeit vorwärts oder rückwärts läuft, ist auch die T-Symmetrie gegeben. Als bestens bestätigt gilt das