LHC-Forscher entdecken, warum es uns überhaupt geben kann

Wissenschaftler am weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC) bei Genf, haben erstmals einen fun­da­men­ta­len Unterschied im Verhalten von Materie und Antimaterie ge­mes­sen. Dieser erklärt, warum es uns überhaupt gibt.

Seltsames Ungleichgewicht

Die Beobachtung, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, markiert einen bedeutenden Fortschritt im jahrzehntelangen Bemühen der Physik, eines der größten Rätsel des Universums zu lösen: Warum existiert überhaupt etwas - und nicht nichts?

Das Universum, wie wir es kennen, besteht im Wesentlichen ausschließlich aus Materie. Doch nach gängiger Theorie entstanden beim Urknall gleiche Mengen an Materie und Antimaterie, die sich gegenseitig hätten auslöschen sollen. Warum ein Überschuss an Materie überlebte, ist bis heute ungeklärt.


Die neue Forschungsarbeit basiert auf Daten des LHCb-Experiments, das speziell dafür entwickelt wurde, feine Unterschiede - sogenannte CP-Verletzungen - zwischen Materie und Antimaterie zu entdecken. Diese Verletzung der sogenannten Ladungs-Paritäts-Symmetrie ist ein Hinweis darauf, dass sich Materie und Antimaterie in bestimmten Prozessen letztlich nicht identisch verhalten.

Zum ersten Mal wurde nun eine solche CP-Verletzung bei Baryonen gemessen - Teilchen, zu denen auch Protonen und Neutronen gehören, also die Bausteine aller Atome. Konkret zerfallen Baryonen, die aus einem Up-, einem Down- und einem sogenannten Beauty-Quark bestehen, in geringfügig anderer Weise als ihre Antimaterie-Gegenstücke.

Es reicht nicht

"Das ist ein Meilenstein", erklärte Xueting Yang von der Universität Peking und Mitglied des LHCb-Teams die Erkenntnisse. "Die Entdeckung eröffnet eine neue Perspektive, um nach bisher unbekannten physikalischen Phänomenen zu suchen."

Trotz der bahnbrechenden Messung bleibt das Rätsel bestehen: Die gefundene CP-Verletzung reicht nach heutigem Wissen nicht aus, um die beobachtete Dominanz von Materie im Universum zu erklären. Theoretiker wie Jessica Turner von der Universität Durham betonen, dass noch unentdeckte Teilchen mit weit stärkeren Effekten existieren müssen, die in der Frühzeit des Kosmos eine entscheidende Rolle gespielt haben könnten.

Die Forscher am CERN hoffen, mit künftigen Messungen - basierend auf einer 30-fach größeren Datenmenge - weitere Abweichungen vom Standardmodell der Teilchenphysik aufzudecken.


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