Zeit auf subatomarer Ebene nicht symmetrisch
Im Alltag ist die Zeit nicht symmetrisch: Lässt man einen Film rückwärts laufen, dann passieren dort Dinge, die so in Wirklichkeit nicht vorkommen: Glassplitter fliegen beispielsweise vom Boden hoch und setzen sich zu einer intakten Flasche zusammen. Auf dem diesjährigen Wissenschaftsfestival der British Associationfor the Advancement of Science erläuterte John Fry von der Universität Liverpool in der vergangenen Woche die Ergebnisse eines CERN-Experimentes. Das Experiment hatte gezeigt, dass die Zeit auch auf subatomarer Ebene nicht symmetrisch ist.
Das Experiment sollte die so genannte CP-Symmetrie testen. Sie besagt, dass in einem Universum aus Antimaterie, in dem zusätzlich der Spin – vereinfacht gesagt die "Drehrichtung" – für jedes Antiteilchen umgekehrt wird, alle physikalischen Vorgänge genauso ablaufen wie in einem Universum aus Materie. Dazu wurden Elementarteilchen, die so genannten Kaonen untersucht. Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit verwandeln sich Kaonen in Anti-Kaonen und umgekehrt.
Im Experiment verwandelten sich Anti-Kaonen um rund ein halbes Prozent häufiger in Kaonen als umgekehrt. Im Gegensatz zu früheren Experimenten war damit nicht nur die Verletzung der CP-Symmetrie demonstriert, sondern gleichzeitig wurde eine Verletzung der Zeitsymmetrie direkt nachgewiesen. Denn die Verwandlung eines Teilchens in sein Antiteilchen und der umgekehrte Prozess sind in den Quantenfeldtheorien, die diese Prozesse beschreiben, zeitgespiegelte Vorgänge.
Frühere Experimente gestatteten nur indirekte Schlüsse aus der CP-Verletzung auf die Verletzung der Zeitsymmetrie. Die meisten Versionen der Quantenfeldtheorien fordern eine CPT-Symmetrie: Wenn schon die CP-Symmetrie verletzt ist, dann muss das physikalische Verhalten von Materie und Antimaterie aber wenigstens dann wieder übereinstimmen, wenn man zusätzlich noch die Zeitrichtung umkehrt.
Mehr über CP-Verletzungen erfahren Sie im bdw-Highlight "Spiegelverkehrte Welt".
Axel Tillemans, UniSci und CERN
