Zwei Rätsel ergeben ein Geheimnis

News: Zwei Rätsel ergeben ein Geheimnis

Warum existiert in unserem Universum soviel mehr Materie als Antimaterie? Bisher kennt niemand die Antwort. Eine weitere Frage lautet, woher die extrem energiereiche kosmische Höhenstrahlung kommt. Einige Protonen treten fast mit Lichtgeschwindigkeit in die Erdatmosphäre ein. Nach einer neuen Theorie könnten beide Phänomene mit dem Zerfall von X-Partikeln in Zusammenhang stehen.

Als sich unser Universum nach dem Urknall abkühlte, entstanden gleiche Mengen von Quarks und Antiquarks. Treffen diese Teilchen aufeinander, so löschen sie sich gegenseitig aus. Doch das heutige Übergewicht von Quarks läßt darauf schließen, daß zu irgendeinem Zeitpunkt zu einer Ungleichverteilung zwischen Materie und Antimaterie gekommen sein muß. Vor einigen Jahren stellten Wissenschaftler die Theorie auf, daß die überschüssigen Quarks durch den Zerfall von X-Partikeln entstanden sein könnten. X-Partikel sind massereiche ansammlungen von Bosonen (Teilchen mit ganzzahligem Spin), die vielleicht ebenso wie andere schwere Materie in topologischen Defekten eingeschlossen sind – postulierten Schwachstellen in der Struktur des Universums.

Als Wissenschaftler zum ersten Mal kosmische Höhenstrahlung entdeckten, die unerklärbar energiereich war, argumentierten ebenfalls Physiker, daß möglicherweise zerfallende X-Partikel diese Strahlung und andere nukleare Zerfallsprodukte hervorbringen.

Pijushpani Bhattacharjee, Astrophysiker am Goddard Space Flight Center der NASA, und Wissenschaftler am Indian Institute of Astrophysics in Bangalore versuchte, diese zwei Phänomene miteinander in Zusammenhang zu setzen. Dazu mußte er einige Zahlenspiele vollbringen. Zunächst berechnete er, wieviele X-Partikel aus topologischen Defekten entkommen sein müßten, um die beobachtete starke kosmische Höhenstrahlung zu erklären. Da die Zerfallsrate der X-Partikel bis zurück zum Urknall schon bekannt ist, konnte er aus diesen Werten schließen, wieviele Quarks durch die X-Partikel entstanden sein müßten. Sein Ergebnis lag nahe bei der heute zu beobachtenden Menge von Quarks.

Diese Arbeit sei sehr interessant, da sie "aus zwei Geheimnissen eins macht", sagt Guenter Sigl, ein Teilchen-Astrophysiker der University of Chicago. Im Gegensatz zu vielen anderen astrophysikalischen Vorhersagen könnte diese auch getestet werden. Zum Beispiel könnten Astronomen die Zahl von hochenergetischen Neutrinos, die aus dem Weltraum stammen, messen. Dieser Wert kann mit der Menge verglichen werden, die aus dem Zerfall von X-Partikeln erwartet wird.