Warum existieren wir?
Lösungsansatz für Rätsel der Symmetrieverletzung
»Ich weiß nicht, was ich sagen soll. Den Nobelpreis habe ich nicht erwartet«, stammelte der japanische Physiker Makoto Kobayashi (64), als er am Dienstag von seiner Ehrung erfuhr. Auf die Frage, ob er unter Schock stehe, antwortete er nur: »Ja.« Neben Kobayashi erhalten auch dessen Landsmann Toshihide Maskawa (68) sowie der US-Amerikaner Yoichiro Nambu (87) den diesjährigen Nobelpreis für Physik, der mit einer Million Euro dotiert ist. Bleibt lediglich anzumerken, dass auch Nambu aus Japan stammt. Er studierte in Tokio und ging später an die University of Chicago, wo er noch heute als emeritierter Professor aktiv ist.
Wie das Nobel-Komitee verlauten ließ, hätten die drei Preisträger mehr Licht ins Dunkel unserer kosmischen Existenz gebracht. Genauer gesagt fanden sie heraus, warum nicht gähnende Leere im Universum herrscht, sondern dort Galaxien, Sterne und Planeten zuhauf vorkommen. Was im Grunde erstaunlich ist. Denn beim Urknall vor rund 14 Milliarden Jahren entstanden zunächst gleiche Mengen an Materie und Antimaterie, die sich aber nicht, wie man eigentlich erwarten würde, sogleich wieder auslöschten. Stattdessen blieb ein winziger Rest an Materie übrig. Diese spontane Brechung der Symmetrie, die aus dem unregelmäßigen Zerfall schwerer K-Mesonen resultiert, wird in der Fachsprache als »CP violation« (charge parity violation) bezeichnet.
Bereits 1972 hatten Kobayashi und Maskawa versucht, die CP-Verletzung in die Theorie der Elementarteilchen zu integrieren. Dafür allerdings mussten sie annehmen, dass es eine dritte, damals noch nicht entdeckte Generation von Quarks gibt. Die Teilchen dieser Generation wurden später im Experiment nachgewiesen: 1977 das Bottomquark, 1994 das Topquark. Heute gehören beide zum Standardmodell der Elementarteilchenphysik, welches 12 Teilchen und 12 Antiteilchen sowie drei physikalische Grundkräfte (Elektromagnetismus, Kernkraft, schwache Kraft) in einer Theorie vereinigt.
Nach Meinung von Experten haben Nambu, Kobayashi und Maskawa den Nobelpreis verdient, auch wenn das Rätsel der spontanen Symmetriebrechung noch immer nicht vollständig gelöst ist. In Physikerkreisen gibt man sich jedoch optimistisch, vor allem mit Blick auf den neuen Large Hadron Collider (LHC), der kürzlich am CERN seinen Betrieb aufnahm. In diesem gigantischen Teilchenbeschleuniger lassen sich nämlich Bedingungen simulieren, wie sie kurz nach dem Urknall herrschten, als die Materie zu existieren begann. Martin Koch
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