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Unsere Welt zu verstehen:  Grundbausteine Materie



 Beitrag 0-435
 
 

 
Wie entstanden die Grundbausteine aller Materie unseres Universums?



John D. Barrow erklärt (2011):
 
Der Quantenphysiker Erwin Schrödinger machte eine Entdeckung, die — obgleich man sie damals wenig gewürdigt hat — als sehr wichtig erwies:

 
Die Expansion kosmischen Raumes kann
 
Vakuumenergie in reale, d.h. einzeln beobachtbare, Teilchen überführen:

 
Gibt es keine Expansion, entstehen zwar auch fortwährend in sehr großer Menge Paare von Teilchen und Antiteilchen — fast alle aber existieren nur extrem kurze Zeit und können sich deswegen kaum von ihrem Partner entfernen. Sie werden deswegen fast alle durch Annihilation in Strahlung verwandelt.
 
    Dehnt das Vakuum sich aber schnell genug aus — oder steht es unter dem Einfluss von Gravitationskräften, die sich über kurze Strecken hinweg stark ändern —, können die dem Vakuum entsprungenen Teilchen und Antiteilchen so unterschiedlich starken Kräften ausgesetzt sein, dass sie von einander getrennt werden noch bevor sie sich vereinigen und in Strahlung auflösen können.
     
    Ergebnis sind dann real existierende Teilchen und Antiteilchen mit einer Lebensdauer, die durch ihre artspezifische mittlere Zerfallszeit bestimmt ist.

 
Schrödinger nahm damals nicht an, dass dieser Prozess wichtig sei, denn seine Auswirkungen in der Gegenwart sind unmessbar klein und schienen für das Verständnis der Expansion des Universums irrelevant zu sein.
    Erst ein Durchdenken der Inflationstheorie von Alan Guth (1982) hat klar gemacht, welche grundsätzliche Bedeutung der Vorgang hat:
     
    In unserem Universum war — in den ersten Augenblicken der Inflationsphase, als die Strahlungsdichte etwa 10120 mal größer war als heute — die von Schrödinger beschriebene Teilchenproduktion von großer Bedeutung. Erst sie kann gewisse Eigenschaften unseres Unversums problemlos erklären.

 
Die verblüffende Erzeugung überlebensfähiger Teilchen und Antiteilchen in einem expandierenden Universum wurde erst ab Mitte der 1970-er Jahre gezielt und eingehend untersucht (nachdem Hawking die dramatische Entdeckung gemacht hatte, dass dieser Prozess auch am Rande jedes Schwarzen Lochs stattfindet und schließlich bewirkt, dass dessen gesamte Masse verschwindet [ Hawking: Black Hole Explosions, in: Nature 248 (1974), S. 30-31 ].)
 


 
Quelle: John D. Barrow: Das Buch der Universen (2011), S. 122-123


 


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