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Thema: SuperKEKB: Dem Antimaterie-Rätsel auf der Spur

  1. #1

    Standard SuperKEKB: Dem Antimaterie-Rätsel auf der Spur

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    Nach achtjähriger Umbauphase sollen am japanischen Teilchenbeschleuniger SuperKEKB bald wieder Elektronen und Positronen aufeinanderprallen. Die Forscher hoffen, dass sich aus den dabei entstehenden Zerfallsprodukten Hinweise auf die spannenden Frage ergeben, warum es im Universum eigentlich kaum noch Antimaterie gibt. (26. März 2018)

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  2. #2
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    Zitat Zitat von astronews.com Redaktion Beitrag anzeigen
    Nach achtjähriger Umbauphase sollen am japanischen Teilchenbeschleuniger SuperKEKB bald wieder Elektronen und Positronen aufeinanderprallen. Die Forscher hoffen, dass sich aus den dabei entstehenden Zerfallsprodukten Hinweise auf die spannenden Frage ergeben, warum es im Universum eigentlich kaum noch Antimaterie gibt. (26. März 2018)

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    Woher weiss man, dass es im Universum fast nur noch Materie gibt?
    In unserer "Region" ist das natürlich zweifelsohne der Fall, aber weit entfernte Galaxien könnten doch z.B. aus Antimaterie bestehen. Gibt es da ein Unterscheidungsmerkmal?

  3. #3
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    Zitat Zitat von Michael60 Beitrag anzeigen
    Gibt es da ein Unterscheidungsmerkmal?
    Auch zwischen Galaxien gibt es AFAIK Gasbrücken, welche mit einer möglichen Antimaterie in dieser Menge recht heftig reagieren würden.
    Freundliche Grüße, B.

  4. #4
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    Zitat Zitat von Bernhard Beitrag anzeigen
    Auch zwischen Galaxien gibt es AFAIK Gasbrücken, welche mit einer möglichen Antimaterie in dieser Menge recht heftig reagieren würden.
    Das ist richtig, gilt aber trotzdem nur für den Teil, den wir beobachten können. Die Frage ist, wenn die Konzentrationen an Materie und Antimaterie unterschiedlich verteilt waren und die Inflation den dicksten Brocken Antimaterie außerhalb unseres Sichtfeldes transportiert hat, dann können wir auch keine Reaktionen mehr beobachten, weil diese ja bereits lange vor unserer Beobachtungszeit stattgefunden haben. Da wir nicht wissen, wie groß das Universum wirklich ist, wissen wir auch nicht, was in dem Bereich hinter der Wand der Hintergrundstrahlung existiert.

  5. #5
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    Ich gehe davon aus, dass SuperKEKB auch keinen Unterschied feststellen wird.
    Warten wir ab.

  6. #6
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    Das ist zwar richtig, allerdings datiert man die Entstehung der Materie auf das Ende der Inflationsphase. Die Asymmetrie müsste also schon am Anfang vom Ende im Inflatonfeld auftreten, damit man hinterher universumsgroße Bereiche mit nur einer Sorte Elementarteilchen befüllen kann. Google (inflation separated matter antimatter) verweist in dieser Frage u. A. auf einen gewissen Stephen Selipsky, der da schreibt:
    Zitat Zitat von Selipsky
    There are two fatal problems with trying to inflate apart local regions of excess matter and antimatter to explain the observable universe’s baryon number.

    Firstly, inflation dilutes everything to exponentially tiny (tiny, tiny, tiny) densities, as in less than one particle per observable universe volume. So even if some fluctuation created local regions of matter excess before inflation, you’d end up with nothing.

    Secondly, when inflation ends, the energy density driving the inflation flows into other fields and modes (that's the dynamical meaning of “inflation ends”; where else can the energy go?), and statistical mechanics says that all those modes randomize: you reheat the universe. The reheating temperature is proportional to the scale of the inflation dynamics, which we assume is related to a unification scale above 10^{14} GeV, and certainly has to be well above the TeV scale where we experimentally haven't seen any sign of inflatons or related weirdness[*]. If that reheating temperature is above the electroweak phase transition (“only” 0.1 TeV or so), electroweak sphalerons / instantons rapidly violate B+L and wash out any local excess of baryon number B that any earlier mechanism somehow had created. Electroweak instantons freeze out and become exponentially slow violators of B+L at lower temperatures; so the trick is to continue generating baryon number through CP violation fast enough and long enough just below the phase transition to survive through the last instantons. Standard Model CP violation seems too small to accomplish that, since the phase transition is not strongly first order… which motivates the continuing research on this topic.

    Cosmic inflation is not the answer.
    Mir hat das gefallen, weil es voller Fachjargon ist, den ich nicht verstehe. Ich habe aber den Eindruck, dass er nicht schwallt, sondern das Unverständnis tatsächlich bei mir liegt.

  7. #7
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    Die Weichen für die Verteilung, sind möglicherweise bereits in der Planck-Phase gestellt worden. Wenn bereits zu diesem Zeitpunkt eine Gruppierung der Bedingungen zur Bildung von Materie und Antimaterie stattgefunden hat, dann kann die Inflation die entsprechenden Gruppen in verschiedenen Bereichen des Raums verteilt haben. Dadurch sollten auch große Bereiche zwischen den Materie- und Antimateriebereichen existieren, in denen sich absolut nichts befindet, die Annihilationsgrenze sozusagen. Aber auch das liegt scheinbar außerhalb unseres Sichtfeldes, denn beobachtet hat es bisher niemand. Da aber niemand weiß, wie groß das Universum wirklich ist, stellt eine Nichtbeobachtung immer noch nicht die Existenz in Frage.

  8. #8
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    Zitat Zitat von Protuberanz Beitrag anzeigen
    Die Weichen für die Verteilung, sind möglicherweise bereits in der Planck-Phase gestellt worden. Wenn bereits zu diesem Zeitpunkt eine Gruppierung der Bedingungen zur Bildung von Materie und Antimaterie stattgefunden hat, dann kann die Inflation die entsprechenden Gruppen in verschiedenen Bereichen des Raums verteilt haben.
    Der von Ich zitierte Text erklärt, warum diese Erklärung genau nicht funktionieren kann.
    Gruß
    Tom

    «Hier konnte niemand sonst Einlaß erhalten, denn dieser Eingang war nur für dich bestimmt. Ich gehe jetzt und schließe ihn.»

  9. #9
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    Zitat Zitat von TomS Beitrag anzeigen
    Der von Ich zitierte Text erklärt, warum diese Erklärung genau nicht funktionieren kann.
    In dem Text erklärt Herr Seplinsky, welche Probleme er vermutet und selbst die scheinbar absoluten Angaben sind formuliert mit "...and statistical mechanics says that all those modes randomize...", "...which we assume is related to a unification scale above 10^{14} GeV...", "..."and certainly has to be well above the TeV scale...", "...Standard Model CP violation seems too small to accomplish that..."
    Bis zum vorletzten Satz ist nur von Annahmen (zufällig, annehmen, scheint) die Rede und der Aufforderung, das weitere Forschung unabdingbar erscheint.
    Und nur weil der letzte Satz eine eine Endgültigkeit in der Meinung von Herrn Seplinsky ausdrückt, gehst Du von einer Gesetzmäßigkeit aus?

  10. #10
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    Hallo Protuberanz,

    diese Inflation wurde eingeführt um die nahezu absolute Homogenität der Hintergrundstrahlung zu erklären.

    Kurz gefaßt gibt sie dem Energieinhalt des Universums genügend Zeit um sich zu homogenisieren, bevor sie wirkt und mit Hilfe der Raumexpansion dem Energieinhalt die genau nötige Expansionsgeschwindigkeit mitgibt, die ein flaches Universum ermöglicht.

    Man kann sich darüber streiten ob eine solche Erfindung legitim ist oder nicht – Tatsache bleibt aber daß sie die Beobachtungen bisher am besten erklärt, sogar immer noch mit den neuesten Messungen dazu.

    Wenn man nun aber hingeht und die Inflation, die ja gerade die homogenität der Hintergrundstrahlung erklären soll, dazu zu benutzen eine Erklärung für die fehlende Antimaterie heranzuziehen, dann würde man damit doch gleichzeitig ihre wichtigste Daseinsberechtigung aushebeln – eben die Erklärung der Homogenität.

    Du meinst es könnte doch sozusagen hinter unserem Beobachtungshorizont liegen. Dann mußt Du aber gleichzeitig die Kröte schlucken, daß wir mitten in einer privilegierten Position stecken und Du brauchst eine Erklärung, wie es zu dieser unbeobachtbaren Inhomogenität kommen konnte.

    Solche Kröten führt man in der Physik nur dann ein, wenn man garkeinen anderen Ausweg mehr findet. (z.B. eben die Inflation, aber seinerzeit auch das Neutrino)

    Neutrinos konnten wir inzwischen nachweisen, was vermutlich die Hemmschwelle für solche Kröten etwas gesenkt haben könnte, aber auch die Inflation hat unstreitbar den Vorteil, wesentlich weniger unerklärliches einzuführen als Deine Hoffnung? auf eine Art Zellteilung während der Inflation. (Das mit der Zellteilung hab‘ ich aus einem alten Film mit Curd Jürgens zu eben diesem Problem der fehlenden Antimaterie. Titel weiß ich leider nicht mehr)

    Herzliche Grüße

    MAC

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