Kasmodia schrieb:
„Das ist genau mein Punkt. Wie können sich Quantenfluktuationen, die meines Wissens nach aus Teilchen und Antiteilchen bestehen, überhaupt erhalten...“
Ja, richtig. Quantenfluktuationen (hergeleitet aus der Heisenberg Energie-Zeit-Unbestimmtheitsrelation) bestehen aus Teilchen-Antiteilchen-Paaren, welche nach der Quantenfeldtheorie im Vakuum entstehen und sofort wieder zerfallen.
Obwohl beim Urknall gleiche Mengen Materie und Antimaterie entstanden, dominiert im heutigen Universum die Materie – aber warum?
Physiker vermuten, dass winzige Unterschiede zwischen Teilchen und ihren Antimaterie-Gegenparts dafür verantwortlich sind. Bisher allerdings gibt es bei den Grundmerkmalen keine Anzeichen dafür.
Nur in einem Punkt sind Physiker bisher fündig geworden: bei der sogenannten CP-Invarianz. Sie besagt, dass sich ein Antiteilchen trotz umgekehrter Ladung und gespiegelter Ausrichtung genauso verhalten muss wie sein „normales“ Gegenstück. In den 1960er Jahren jedoch wiesen Forscher erstmals eine Verletzung dieser Regel bei K-Mesonen, aufgebaut aus einem leichten up-Quark oder down-Quark und einem mittelschweren Strange-Anti-Quark, nach (Entdeckung von Verstößen gegen grundlegende Symmetrieprinzipien beim Zerfall neutraler K-Mesonen; Nobelpreis für Fitch & Cronin 1980).
Das Problem: Die Asymmetrie nur bei K-Mesonen und K-Anti-Mesonen reicht nicht aus, um das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie zu erklären. Deshalb suchten Teilchenphysiker schon seit Jahrzehnten nach weiteren Fällen einer solchen CP-Asymmetrie.
Jetzt gab es eine echte Entdeckung: Die Physiker der LHCb-Kollaboration am CERN haben erstmals eine CP-Asymmetrie bei einem D0-Meson nachgewiesen – einem Teilchen aus einem Charm-Quark und einem Up-Antiquark. Sie registrierten eine Abweichung im Zerfallsmuster zwischen dem D0-Meson und seinem Antiteilchen, deren Signifikanz bei 5,3 Sigma liegt. „Das übertrifft klar die Grenze von fünf Sigma, ab der etwas in der Teilchenphysik als Entdeckung gilt“, so die Forscher.
Damit ist eine solche Verletzung der CP-Invarianz nun erstmals bei einer dritten Quarksorte belegt. Nach den Strange- und Bottom-Quarks tritt die Asymmetrie demnach auch beim Charm-Quark auf. „Das Ergebnis ist ein echter Meilenstein der Teilchenphysik“, sagt CERN-Forschungsdirektor Eckhard Elsen. „Seit der Entdeckung des D0-Mesons vor mehr als 40 Jahren haben Teilchenphysiker vermutet, dass es eine Abweichung im Zerfallsverhalten zwischen dem D0-Meson und seinem Antiteilchen geben könnte.“ Nachweisen konnte man es aber nie – bis jetzt.
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