Kann aus Materie Energie entstehen?

Ein Gespräch über den Anfang von allem

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Hey Andre, na, hast du dein Plakat für die Astronomie-AG fertig bekommen?

Hey Timon, ja, hier, warte, ich rolle es mal auf.

Na, reicht schon. Ich wollte eigentlich nur den Anfang sehen. Also, da ist zum Anfang ganz viel Energie. Wo auch immer die herkommt, aber das ist ein anderes Thema. Und daraus entsteht dann die Materie.

Genau, da steht auch Einsteins Formel E gleich mc Quadrat. Energie kann sich in Materie umwandeln, und umgekehrt kann aus Materie wieder Energie werden.

Mhm, aber da gibt es, glaube ich, bestimmte Einschränkungen.

Ja, du meinst die Erhaltungssätze oder Symmetrien.

Die meine ich, und das sind Naturgesetze. Da gibt es die Energieerhaltung, aber von der wollten wir ja nicht reden, oder die Ladungserhaltung oder die Erhaltung der Baryonenzahl. Baryonen, das sind doch die Teilchen, die aus Quarks zusammengestellt sind, wie zum Beispiel Protonen oder Neutronen.

Und in einem geschlossenen System, das heißt, wenn von außen nichts hinzukommt und auch nichts weggenommen wird, ist die Zahl der Baryonen, also zum Beispiel die Zahl der Protonen, konstant. Und ganz am Anfang, also wenn wir annehmen, es hat einen Urknall gegeben, war diese so ungefähr null?

Ja, sie war sogar genau null.

Und woher kommen die Protonen dann?

Na ja, es gibt ja nicht nur Protonen, sondern zum Beispiel auch Antiprotonen und Antineutronen. Protonen haben die Baryonzahl eins, Antiprotonen die Baryonzahl minus eins, und wenn dann gleichzeitig ein Proton und ein Antiproton entstehen, dann bleibt die Baryonzahl bei null. Teilchen entstehen immer symmetrisch, also ein Elektron und ein Positron oder ein Proton und ein Antiproton.

Ja, verstehe ich, aber müsste es da nicht genauso viel Materie wie Antimaterie geben?

Die Frage nach dem Ungleichgewicht

Eigentlich schon, aber kann man überhaupt feststellen, ob ein Stern oder eine Galaxie aus Antimaterie besteht? Ich meine, wir können den Stern ja nicht im Labor untersuchen, sondern sehen nur seine Strahlung.

Man hat schon Antiwasserstoff hergestellt, also einen Atomkern aus einem Antiproton und eine Hülle aus einem Positron, und man konnte sogar seine Strahlung, also seine Spektrallinien, untersuchen. Und? Nichts. Es gab überhaupt keinen Unterschied zum normalen Wasserstoff. Und leider gibt es auch nicht so etwas wie Licht und Antilicht, sondern Materie und Antimaterie strahlen genau das gleiche Licht aus.

Das bedeutet also, dass man von der Erde aus nicht feststellen kann, ob ein Stern aus Materie oder aus Antimaterie besteht. Dann könnte doch sein, dass die Hälfte aller Galaxien oder auch die Hälfte aller Sterne aus Antimaterie besteht.

Nein, die sind alle aus Materie. Und wie will man das dann feststellen? Hast du schon mal was von Annihilation gehört?

Ja, du meinst den umgekehrten Vorgang, wenn aus Materie und Antimaterie wieder Energie wird.

Richtig, wenn nämlich so ein Proton und ein Antiproton zusammenkommen, dann zerstrahlen sie wieder zu Energie. Dazu müssen die Galaxien beziehungsweise Sterne aber auch zusammenstoßen. Meines Wissens nach sind sie aber räumlich getrennt.

Das stimmt, allerdings ist der Raum zwischen den Galaxien nicht leer. Schon mal was vom intergalaktischen Medium gehört?

Ja, das besteht, glaube ich, hauptsächlich aus ionisiertem Wasserstoff.

Stimmt. Und wenn es sowohl Materie als auch Antimaterie gäbe, dann müssten die irgendwo im Raum zwischen den Galaxien aufeinandertreffen. Und dort, wo sie zusammentreffen, würde dann Energie entstehen.

Richtig. Und man kann ausrechnen, wie diese Energie beziehungsweise diese Strahlung aussehen müsste. Und ich vermute, dass man das nie gefunden hat.

Denn du sagst es. Es gibt überhaupt keine Hinweise auf Sterne oder Galaxien aus Antimaterie.

Wenn beim Urknall aus Energie Materie entstanden sein sollte, dann müssten wir heute genauso viel Materie wie Antimaterie haben.

Ja, stimmt nicht ganz. Jetzt fällt es mir wieder ein. Schon mal was von Symmetriebrechung gehört?

Du meinst, dass beim Urknall nicht gleich, sondern irgendwie ein bisschen mehr Materie als Antimaterie entstanden ist?

Genau. Und die Materie und Antimaterie haben sich so lange ausgelöscht, bis nur noch die überschüssige Materie übrig geblieben ist. Und deshalb haben wir heute nur noch Materie. Das wäre eine Lösung.

Und ich nehme an, das hat man schon mal irgendwo gemessen?

Nicht so richtig. Aber es gibt ja Ideen und Hinweise.

Das heißt, am Ende funktioniert es nur mit Annahmen oder Ideen, die mit dem, was wir heute messen und sehen können, nicht übereinstimmen.

Ja, noch nicht. Oder auch nie. Weißt du, ich kann mir immer irgendetwas ausdenken, damit meine Hypothese am Ende funktioniert. Nun die Frage ist: Wer braucht mehr Glauben? Derjenige, der daran glaubt, dass beim Urknall die Naturgesetze kurz ausgeschaltet waren, damit es irgendwie funktioniert, oder der, der den Schreibern der Bibel glaubt? Und die haben das, was sie aufgeschrieben haben, gesehen und gehört.

Bete dafür, dass der Kanal bekannter wird. Der Herr segne dich, erfahre seine Gnade und lebe in seinem Frieden. Amen.