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Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften
VORTRÄGE
N 456
KONRAD KLEINKNECHT
Verletzung der Symmetrie
zwischen Materie und Antimaterie
in der schwachen Wechselwirkung
Schöningh
Verlag Ferdinand Schöningh
Sitzung am 4. April 2001 in Düsseldorf
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Printed in Germany. Herstellung: Ferdinand Schöningh, Paderborn
ISBN 3-506-70100-2
Verletzung der Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie
in der schwachen Wechselwirkung
von Konrad Kleinknecht, Mainz
1. Der Urknall und das expandierende Universum
Wenn wir in klaren Nächten den Himmel betrachten, sehen wir Milliarden von
Sternen in unserer eigenen Milchstraße und mit einem Fernglas auch in einer
nahen Galaxie, dem Andromeda-Nebel. Jede dieser Galaxien besteht aus etwa
100 Milliarden Sternen, und die Astronomen haben herausgefunden, daß es
etwa 100 Milliarden Galaxien im Weltall gibt. Eine besonders regelmäßig ausgebildete Galaxie (MlOO) zeigt die Abb. 1.
Alle diese Sterne senden Licht und Neutrinos aus. Während unser Auge das
Licht der Sterne sieht, sind die fast masselosen neutralen Teilchen mit Namen
"'.'J eutrino schwerer nachzuweisen. Bei der Sonne, unserem Nachbarstern,
haben wir beide Strahlungen genau vermessen. Insbesondere können wir im
Licht der Sonne bei der Spektralanalyse schwarze Linien finden, die durch Absorption des Lichtes durch die Atome in der kalten Hülle der Sonne verursacht
werden. Diese Absorptionslinien liegen bei bestimmten Wellenlängen, die für
ein Element »charakteristisch« sind. Das heißt, daß dieses »Spektrum« von Absorptionslinien ein untrüglicher Fingerabdruck eines bestimmten Elementes
1st.
Dieses Universum der Galaxien ist aber nicht statisch, sondern befindet sich
in ständiger Expansion, wie der Astronom Edwin Hubble 1929 feststellte. Er
registrierte die Wellenlängen der Absorptionslinien eines bestimmten Elements
für verschiedene Sterne und stellte fest, daß diese Linien für Sterne weit außerhalb unserer Galaxie »ins Rote« d.h. zu längeren Wellenlängen hin verschoben
waren. Diese Rotverschiebung interpretierte er als Folge der Fluchtbewegung
dieser Sterne von uns weg. So wie wir von einem wegfahrenden Feuerwehrauto
einen tieferen Sirenenton hören als von einem auf uns zufahrenden, so sehen
wir alle von dem sich entfernenden Stern ausgesandten Linien zu größeren
Wellenlängen, also zum roten Teil des sichtbaren Spektrums hin verschoben.
Diese Rotverschiebung aufgrund des sog. Dopplereffektes ist ein Maß für die
Fluchtbewegung. Andere Galaxien bewegen sich noch schneller von uns weg,
haben also eine noch größere Rotverschiebung (Abb. 2). Hubble beobachtete,