Wir sind alle nur hier, weil die Realität eine unvollkommene Widerspiegelung ihrer selbst ist. Aufgrund der fehlenden Symmetrie im Universum steht viel Materie zur Verfügung, um sich zu den Milliarden von Galaxien zusammenzuschließen, die wir heute sehen.
Seit fast einem Jahrzehnt sammeln Wissenschaftler Daten aus dem Teilchenphysik-Experiment Tokai bis Kamioka (T2K) in Japan. Sie sind zu den überzeugendsten Beweisen für ein Ungleichgewicht geworden, was erklären kann, warum die Materie in dem Moment, in dem sie auftauchte, nicht verschwunden ist.
Die Studie untersuchte signifikante Unterschiede darin, wie nahezu masselose Partikel, die als Neutrinos bezeichnet werden, ihre Form im Vergleich zu ihren “Spiegel” -Partikeln, Antineutrinos, ändern.
Ironischerweise sind Neutrinos so klein, dass sie kaum existieren, dass sie an den meisten anderen Partikeln vorbeigleiten, ohne zu interagieren. Was ihnen jedoch fehlt, machen sie in großen Mengen aus und kommen milliardenfach häufiger vor als Teilchen, die sich zu Atomen zusammensetzen.
Tatsächlich zieht diese Fülle an Neutrinos, gemischt mit ihrem seltsamen Verhalten und ihren sich ändernden Eigenschaften, Physiker an, die nach einer Erklärung für alles suchen, von dunkler Materie bis zum offensichtlichen Ungleichgewicht in den Arten von Partikeln, die wir um uns herum sehen.
Vor langer Zeit, als das Universum noch eine heiße Störung war, die in einen winzigen (aber sich ausdehnenden) Raum gepackt war, hätte die Kondensation von Energie in Partikeln Partikelpaare mit entgegengesetzten Eigenschaften hervorbringen müssen.
Dies bedeutet, dass negativ geladene Elektronen neben positiv geladenen Antimaterie-Zwillingen, sogenannten Positronen, auftraten. Da Materie in Kombination mit Antimaterie im Strahlungsstrahl verschwindet, darf der Raum mit nichts Wesentlicherem als Lichtwellen gefüllt werden.
Dies ist offensichtlich nicht der Fall. Zumindest nicht wirklich. Es klebten genug Materieteilchen um sie herum, um schließlich Dinge wie Sterne, Kometen, Bomben und Büroklammern zu erschaffen.
“Im frühen Universum wurden gleiche Mengen an Materie und Antimaterie erzeugt. Eine wichtige Frage in der Kosmologie ist daher, wie wir zu dem Universum gekommen sind, in dem Materie dominiert”, sagte die Experimentalphysikerin Lindsay Bignell von ANU in Australien.
“Wir haben noch kein vollständiges Bild davon, wie dies geschehen ist, aber wir wissen, dass das Brechen der Symmetrie eine notwendige Komponente ist”, sagt Bignell.
Symmetrie bedeutet den Austausch von Ladung und Parität, Teilchenänderungen, die im Gegensatz dazu auftreten. Beispielsweise werden positive Ladungen negativ, wenn Partikel zu Antiteilchen werden. In Bezug auf die Parität ist dies eine Koordinatenverschiebung, ähnlich der Tatsache, dass Ihre linke Hand ein Spiegelbild Ihrer rechten ist.
Aufgrund der Datenmenge in dieser Studie können wir sicherer denn je sein, dass das Aufbrechen dieser kritischen Symmetrie hinter dem beobachteten Muster in oszillierenden Neutrinos steckt.
Wir sind noch weit von einer endgültigen Antwort auf die Frage entfernt, warum Materie so existiert, wie sie existiert, und wir müssen auf zukünftige Experimente warten, um festzustellen, ob dieser spezielle Verstoß dazu beitragen wird, dies zu erklären. Wenn nicht, müssen wir möglicherweise auf eine völlig neue Physik warten.
Diese Studie wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Quellen: Foto: Super Kamiokand Neutrino Detector. (Kamioka Observatorium / ICRR / Universität Tokio)
