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Neutronen und das Universum Druckversion
 

Das frühe Universum

Teilchenphysik und Kosmologie stehen in engem Zusammenhang, da jeder Epoche des frühen Universums nach dem Urknall ein bestimmter hoher Energiezustand der Elementarteilchen entspricht. Daher sind auch viele der im Abschnitt „Die grundlegenden Wechselwirkungen” genannten Ergebnisse der Neutronenphysik wichtig für das Verständnis des frühen Universums. Eine der hier verfolgten Fragen ist: Wie sind die Elementarteilchen aus dem Nichts entstanden („Baryogenese”)?

Im Urknall-Modell sollte sich dies aus den bekannten Gesetzen der Physik herleiten lassen. Dies gelingt aber nur, wenn man einige ungewöhnliche Annahmen macht („Sakharov Kriterien”), was sich am besten über ein unerwartetes exotisches Verhalten des Neutrons in elektrischen Feldern überprüfen lässt („elektrisches Dipolmoment des Neutrons”), nach dem von verschiedenen internationalen Forschergruppen intensiv gesucht wird. Viele der im Abschnitt ”Die grundlegenden Wechselwirkungen„ genannten Symmetriebrechungen der Natur lassen sich auf Prozesse im frühesten Universum zurückführen, in denen sich der Aggregatzustand des Vakuums spontan ändert, woraus sich konkrete, z.B. im Zerfall des freien Neutrons zu prüfende Voraussagen ergeben („rechtshändige Ströme”).

Untersucht wird auch die Frage, ob das All weitere räumliche Dimensionen hat, wie von den meisten modernen Theorien verlangt. Dadurch würde das Newtonsche Gravitationsgesetz bei kleinsten Abständen verletzt, was sich besonders empfindlich mit „ultrakalten” Neutronen studieren lässt. Schlie▀lich ist die Entstehung der chemischen Elemente während des Urknalls (leichte Elemente) und später in nuklearen Sternprozessen (schwere Elemente) aufs Engste mit der Physik der Neutronen verknüpft, und der Bedarf an entsprechenden Neutronendaten wächst mit den fortschreitenden Erkenntnissen der Astrophysik.

Quelle: Perspektiven der Neutronenforschung in Deutschland, 2011
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