Neutrinos scheinen keinen gesteigerten Wert auf Symmetrie zu legen


Warum es im Universum mehr Materie als Antimaterie gibt, ist ein grosses Rätsel. Jetzt haben Teilchenphysiker einen neuen Verdacht.

Christian Speicher | Neue Zürcher Zeitung

Normalerweise ist der Superkamiokande-Detektor mit hochreinem Wasser gefüllt. Die Photomultiplier an den Wänden registrieren die Strahlung von Teilchen, die erzeugt werden, wenn ein Neutrino mit einem der Wassermoleküle reagiert. ICRR / Universität Tokio

Wohin man auch schaut – überall in der Natur entdeckt man Symmetrien. Die Welt der Elementarteilchen ist da keine Ausnahme. Nach allem, was man heute weiss, gleicht das Verhalten der meisten Teilchen dem ihrer Antiteilchen in einer gespiegelten Welt. Diese sogenannte CP-Symmetrie – das C steht für Ladungsaustausch, das P für Raumspiegelung – ist ein Eckpfeiler der modernen Physik. Gleichzeitig macht sie den Forschern das Leben schwer. Denn eine Verletzung dieser Symmetrie ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass es uns überhaupt gibt. Hätte es kurz nach dem Urknall nämlich keinen Unterschied zwischen Teilchen und Antiteilchen gegeben, hätten sich Materie und Antimaterie gegenseitig ausgelöscht, und es wäre nur Strahlung übrig geblieben. Ein Experiment in Japan weist nun möglicherweise einen Ausweg aus diesem Dilemma. Demnach könnte die CP-Verletzung aus einer ganz anderen Ecke kommen als bisher gedacht.

Alle Atomkerne im Universum bestehen aus Protonen und Neutronen. Diese Bausteine der Materie sind wiederum aus den elementaren Quarks zusammengesetzt. Deshalb ist es naheliegend, die Ursache für den Materieüberschuss im Universum bei den Quarks und ihren Antiteilchen zu suchen. Tatsächlich haben Teilchenphysiker in den letzten Jahrzehnten einige Prozesse entdeckt, die die CP-Symmetrie verletzen. Zum Leidwesen der Physiker ist die CP-Verletzung im Quark-Sektor aber viel zu klein, um den Materieüberschuss im Universum zu erklären.

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