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Das Rätsel
des solaren Neutrinodefizits.
...In
der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie wird implizit angenommen,
dass das Universum aus einer einzigen Blattscheibe besteht. Nichts deutet, sagen
manche, darauf hin, dass eine andere Konfiguration in Betracht gezogen werden müsste.
Wohl wahr.
Die Fusionsreaktionen, die im Herzen der Sonne ablaufen, erzeugen Energie
in Form von:
-
Photonen
-
Neutrinos.
...Neutrinos wechselwirken sehr wenig mit Materie, sie verlassen
die Sonne daher ungehindert. Die Energie in Form von Photonen wandert
mühsam zur Sonnenoberfläche, der Chromosphäre, im Rhythmus
aufeinanderfolgender Absorptionen und Reemissionen und dank
der im Gestirn herrschenden Konvektion. Wenn diese Energie die
Chromosphäre erreicht, wird sie in Form von Photonen emittiert.
...Auf
der Erde empfangen wir also, modulo dieser Verzögerung, Photonen und Neutrinos. Bis
zu einem ziemlich recenten Zeitpunkt wusste man diesen Neutrinofluss nicht zu messen,
obwohl jeder Kubikzentimeter unserer Person jede Sekunde, wenn nicht irre, von zehn Milliarden Neutrinos durchquert wird.
...Die
Messung dieses Flusses hat eine beunruhigende Tatsache ans Licht gebracht. Man empfängt
nur etwa die Hälfte der erwarteten Neutrinos. Das ist das solar neutrino
deficit, das Defizit an solaren Neutrinos. Man wird unbedingt
eines Tages eine Erklärung für dieses Phänomen finden müssen, sonst
bricht unser gesamtes Wissen über die Dynamik der Sonne (und der Sterne)
zusammen.
...In
meinem letzten Buch, erschienen bei Editions Albin Michel, mit dem Titel "on a perdu
la moitié de l'univers", hatte ich im ersten
Teil geschrieben, dass man eine theoretische Erfassung der Funktionsweise der Sterne
als zufriedenstellend betrachtete. Aber da sich die Dinge bewegen,
werde ich im nächsten Buch ein Kapitel mit dem Titel aufnehmen müssen:
On a perdu la moitié des neutrinos solaires.
...Einige
theoretische Physiker sind bestürzt, andere entzückt. In der Tat ist dies das erste Phänomen, das die Quantenmechanik wirklich
in Verlegenheit bringt. Man wird das wieder
auf die Werkbank legen müssen.
Ein Universum, oder
zwei?
Welche spekulativen
Ideen sind derzeit im Umlauf?
Zwei erste
Literaturangaben:
R. Foot and R.R. Volkas Phys. Rev. D Vol. 52 n°11, 1° dec 1995
Z.G.Berezhiani and R.N. Mohapatra Phys. Rev. Vol. 52 n° 11 1 dec 1995.
...Foot
und Volkas glauben, dass das Universum aus zwei "Sektoren" besteht, dem
unseren und einem "mirror sector", spiegelbildlich, enantiomorph, das
heißt "P-symmetrisch". Die durch die Fusion freigesetzte
Energie würde also sowohl "klassische" Neutrinos
als auch "mirrors neutrinos" ins Spiel bringen, Neutrinos, die zum zweiten "Sektor"
gehören (Neutrinos der drei Typen: elektronisch, myonisch und tauonisch, und,
natürlich, ihre Antiteilchen). Sektor, Blattscheibe, Schicht: Synonyme.
...Unser
Universum ist nicht symmetrisch. Es ist Schauplatz dessen, was man
die Verletzung des Paritätsprinzips nennt. "Rechte" Reaktionen
laufen nicht im selben Rhythmus ab wie ihre Spiegelbilder.
Klassische Referenz:
T.D.Lee and C.N.Yang Phys. Rev. 104, 254 (1956)
...Foot
und Volkas "symmetrisieren" das Universum, indem sie annehmen, dass es
ein Double besitzt, das mirror universe, wo diese Verletzung des Paritätsprinzips
in umgekehrter Richtung erfolgen würde. Nebenbei haben wir ein Modell konstruiert,
in dem die Neutrinos "kleine Brüder" besäßen, CPT-symmetrisch,
unter Verwendung der Gruppentheorie.
...Siehe:
"J.P.Petit & P.Midy : Geometrization of antimatter through coadjoint
action of a group on its momentum space." 3 : Twin group. [Auf der Website: Geometrical
Physics B, 1-3 ], 1998.
...Es
gibt ein weiteres Problem, das dazu anregt, zwei
Universen statt nur einem in Betracht zu ziehen, nämlich das Fehlen primordialer Antimaterie
in unserem Universum. Normalerweise bestand das Universum in seinem primitivsten Zustand, um Steven Weinbergs Wort
aufzugreifen, aus
"allerlei Strahlungen". Die Photonen erzeugten
Teilchen-Antiteilchen-Paare, die sich eiligst weiter entfernt
wieder annihilierten (die Elektronen und die Anti-Elektronen zum Beispiel,
die entgegengesetzte elektrische Ladungen besitzen, ziehen sich an). Das primitive
Universum (das Tohu-Bohu der Hebräer) ist also eine sehr
turbulente Mischung, in der sich die Strahlung unaufhörlich in Materie-Antimaterie
verwandelt und umgekehrt. Dann senkt die Expansion des Universums die Energie der
Photonen, die dann nicht mehr fähig sind, diese Paare von Erzfeinden
zu liefern. Das Universum entvölkert sich dann mit rasender Geschwindigkeit.
Nach dreizehn Sekunden ist alles entschieden. Frage: Warum sind wir
da? Warum ist diese Annihilation nicht vollständig gewesen.
Antwort: keine Antwort.
...Daher
die wenigen Artikel von Andrei Sacharow, der als Erster
vorschlug, dass zwei Universen gleichzeitig hätten entstehen können,
statt nur einem.
A.Sakharov : "CP violation
and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5 : 32-35 (1967) ; Übersetzung
JETP Lett. 5 : 24-27 (1967)
A.Sakharov : "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied
Mathematics, Moscow 1970
A.Sakharov : "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion".
ZhETF 79 : 689-693 (1980); Übersetzung in Sov. Phys. JETP 52 : 349-351 (1980)
A.Sakharov : "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry"
in "Problems in theoretical physics", dedicated to the memory of I.E.Tamm,
Nauka, Moscow 1972, pp. 243-247
Detail: In diesen beiden Universen sind die Zeitpfeile entgegengesetzt.
In einigen seiner Veröffentlichungen erwähnte Andrei Sacharow die
Tatsache, dass diese "Zwillingsuniversen" ebenfalls enantiomorph,
spiegelbildlich sein könnten.
Anderer Ansatz
: die Superstrings. Es handelt sich dabei um Vorschläge von Schwarz
(Caltech), Green (Queen Mary College) und dem Nobelpreisträger Abdus Salam (Direktor
des International Centre for Theoretical Physics in Triest, Professor am Imperial
College in London).
Ausgangspunkt
: die Gruppen und das Modell E8 x E8 . Referenz: "Superstrings,
a theory of everything ? ". PC.W.Davis & J.Brown, Cambridge University
Press 1988.
John Schwarz :
Die zweite Symmetrie E8 bezieht sich auf eine
andere Art von Materie, die oft Schattenmaterie
(shadow matter) genannt wird. Die aus diesem Bestandteil gebildeten Objekte
wären für uns völlig unsichtbar.
Michael Green:
Eine der Vorhersagen, die aus diesen Theorien hervorgeht, betrifft
eine neue Art von Materie, die wir nicht in der Lage wären, direkt zu beobachten,
die aber mit der unseren über die Gravitationskräfte wechselwirken würde, obwohl diese Partikel der shadow matter
durch die anderen Kräfte aufeinander einwirken könnten.
Abdus Salam:
Aus der Superstring-Theorie geht eine Art
Universum hervor, das ein Double des unseren wäre, aber mit ihm
nur über die Gravitationskräfte kommunizieren könnte. Was interessant
ist, ist, dass dieses Universum die Art und Weise bestimmen würde, in der die Supersymmetrie
in unserem eigenen Universum gebrochen würde, und etwas Licht auf die besonderen Werte der Massen der verschiedenen
Teilchen werfen könnte.
Aber im Moment geht es
nicht weiter. Die Superstrings übrigens auch nicht.
...Wie also zwei Universen darstellen, die eng ineinander verschachtelt
sind und nur durch die Gravitation kommunizieren?
Man kann sich zwei Paare von Spielern vorstellen, die mit Filterbrillen ausgerüstet sind,
die dann unfähig wären, die Figuren des anderen
Teams zu sehen. Dagegen könnte jeder die Anwesenheit einer gegnerischen Figur in der Nähe auf einem "weichen Schachbrett" erraten:
...Die
Figur der Materie (Partie, die auf den schwarzen Feldern gespielt wird)
, sieht die Dame nicht, die zur "Geisterpartie" gehört, aber
entdeckt ihre Anwesenheit aufgrund der Krümmung, die sie auf
dem Schachbrett erzeugt (Gravitation). Siehe unten:
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