Baryonenasymmetrie

[dura]

kleine frage an die physiker hier.
lese mich da gerade ein wenig ein und habe einige probleme

ich verstehe nicht, wieso ein theoretisches X-Boson zu 51% in Up Up und 49% in anti-down + e+ zerfällt
bzw X quer zu 51% in down + e- und 49% in anti up anti up

wieso nicht einfach X quer zu 51% in anti up anti up und 49% anti down
bzw umgekehrt
und X in 51% in up up und 49% in down bzw umgekehrt

versteht ihr wie ich das meine?
bin verwirrt.

vielen dank, dura

 

[Joey]

kleine frage an die physiker hier.
lese mich da gerade ein wenig ein und habe einige probleme

ich verstehe nicht, wieso ein theoretisches X-Boson zu 51% in Up Up und 49% in anti-down + e+ zerfällt
bzw X quer zu 51% in down + e- und 49% in anti up anti up

wieso nicht einfach X quer zu 51% in anti up anti up und 49% anti down
bzw umgekehrt
und X in 51% in up up und 49% in down bzw umgekehrt

versteht ihr wie ich das meine?
bin verwirrt.

Das Hauptstichwort heißt CP-Verletzung. Dazu will ich ein wenig ausholen:

In der Physik werden sehr oft Symmetrien betrachtet. Da wird geschaut, ob physikalische Gesetze noch Sinn machen, wenn man sie in gewissen Spiegeln anschaut.

Da gibt es zum einen die Raumspiegelung: Ist ein physikalischer Prozess, den wir im Spiegel betrachten (mathematisch ein sog. Puktspiegel), ebenso in der Realität möglich. Diese Symmetrieeigenschaft wird Parität genannt (daher "P"). Es wurden schon Prozesse beobachtet, die diese Symmetrieeigenschaft nicht besitzen (brachte den Nobelpreis für Frau Chieng-Shiung Wu ein), d.h. wenn wir die Prozesse im Spiegel betrachten, sehen wir etwas, was in der Realität nicht vorkommen kann.

Dann gibt es noch die Ladungsumkehr ("C"). Auch diese Symmetrie ist nicht unbedingt gegeben. Wenn wir in einem Prozess alle Ladungen umkehren, wird sich das System unter Umständen völlig anders verhalten.

Wie sieht es aber aus, wenn wir die Ladungen umkehren, und das im Raumspiegel betrachten? Kommt dabei etwas raus, was in der Realität vorkommt? Antwort: "Ja, aber..." Es wurden auch schon Prozesse beobachtet und mit deren CP-gespiegelten Prozessen verglichen. Der Unterschied ist minimal, aber signifikannt nachweisbar (gab glaube ich auch einen Nobelpreis... 1980 oder so)

Wenn CP erhalten wäre, würde das hypothetische X-quer-Boson so zerfallen, wie Du es vorgeschlagen hast.

Es handelt sich hier aber um ein Rechenbeispiel. Wie dieses X-Boson zerfällt, ist nicht genau bekannt; ebensowenig, ob es existiert... bzw. wie es existiert (Die GUT, aus der es entstammt hat noch einige Probleme; die Unerreichbarkeit für direkte Experimente ist ein kleines derzeit) Der Unterschied der Zerfallskanäle ist in diesem Beispiel schon ziemlich drastisch hoch, höher, als die bekannte CP-Verletzung.

Ein guter Artikel über die Baryogenese (auch mit diesem Beispiel etwas weiter ausgewalzt) findest Du hier:
http://www.wissenschaft-online.de/spektrum/pdf/leseprobe/SdW_04_11_S032.pdf

Viele Grüße
Joey

 

[dura]

danke erstmal

also den artikel hab ich auch im spetrum der wissenschaft dossier

also der seltsame zerfall ergibt (bzw sollte) sich aus diesen 3 bedingungen?

ich hab da noch ein paar andere kleine fragen

1) die baryonendichte (also quasi die dichte der neutronen und protonen) beträgt 0,2 pro kubikmeter?
ergibt sich das aus der anzahl der baryonen, geteilt durch die photonen?
wieviele sind das? wie kommt man auf die zehn milliarden lichtquanten und die 0,2 baryonen??

2) stimmt es, dass sich die anzahl der negativen und positiven ladungen im universum genau aufheben? wie kann man das errechnen, bzw. prüfen?

3) in dem artikel steht, dass der prozess, der für temperaturfluktuationen im kosmischen strahlungshintergrund verantwortlich ist, 100 000 jahre nach dem urknall stattfand? ist damit die kosmische mikrowellenhintergrundstrahlung gemint oder was anderes? haben sich die photonen nicht 400 000 jahre nach dem urknall von der masse (also den atomkernen) entkoppelt?

4) da steht:" die baryonendichte wird durch zwei unterschiedliche messungen bestätigt?
welche sind das? die baryonendichte und die fluktuationnen in der hintergrundstrahlung?

und zu den sphaleronen und dem zusammenhang zwischen leptogenese und baryogenese, weiss ich leider noch nicht mal was ich fragen kann. zu verwirrend im moment

und noch eine frage habe ich.
ich weiss nicht ob ich das jetzt richtig im kopf habe, aber kann es sein, dass sich das universum nach der inflationären phase (ka wann genau das war. bis10 hoch -10 sek nach dem urknall??) sich auf 10 hoch -27 k abgekühlt hat und erst danach, durch die umwandlung der vakuumenergie in irgendwas anderes(schwere teilchen??) wieder extrem aufgeheizt hat und anschließend "gleichmäßig" wieder ausgekühlt ist (durch die größere expansionsrate bei weiten entfernungen kann es sich ja nicht linear abkühlen oder??)
während der inflationären phase hat sich das universum ja bereits auf 100 000km ausgedehnt oder hab ich das auch falsch im kopf?

vielen dank schon mal.


greetz, dura

Ps.: gibts zu dem thema (beginn des universum) gute bücher, die vielleicht schon ein bißchen tiefer in die materie gehen (also nicht ganz so einfach geschrieben sind und vielleicht ein wenig mathe ins spiel bringen?)

 

[annara]

da fällt mir nur spontan stephen hawkins ein - aber den kennst du ja sicher

 

[annara]

Brigitte Röthlein mit dem Buch Atomphysik

 

[annara]

Prof..... Meyl - ein Deutscher

 

[dura]

und noch eine fragen hätte ich
gibts irgendwo beispiel wie frequenz, wellenlänge und energie zusmmenhängen
also wie genau man eins ins andere umrechnet
ich weiss zwar wie das zusammenhängt, kanns aber nichts selber berechnen
vorallem fehlt mir das wissen bezüglich des planckschen wirkungsquantums

 

[Joey]

1) die baryonendichte (also quasi die dichte der neutronen und protonen) beträgt 0,2 pro kubikmeter?
ergibt sich das aus der anzahl der baryonen, geteilt durch die photonen?
wieviele sind das? wie kommt man auf die zehn milliarden lichtquanten und die 0,2 baryonen??

Hauptsächlich durch Modellrechnungen der ersten Minuten nach dem Urknall und Vergleich der Ergebnisse mit den heutigen Beobachtungen.

2) stimmt es, dass sich die anzahl der negativen und positiven ladungen im universum genau aufheben? wie kann man das errechnen, bzw. prüfen?

Elektrische Ladung ist strickt erhalten. Die Gesammtladung des Universums heute ich die gleiche wie die Gesammtladung zum Urknall. Was den betrifft, so geht man davon aus, dass er weitgehend elektrisch neutral war. Es würde aber keinen großen Unterschied machen, wenn ein kleiner Ladungsüberschuss da gewesen wäre, glaube ich.

3) in dem artikel steht, dass der prozess, der für temperaturfluktuationen im kosmischen strahlungshintergrund verantwortlich ist, 100 000 jahre nach dem urknall stattfand? ist damit die kosmische mikrowellenhintergrundstrahlung gemint oder was anderes? haben sich die photonen nicht 400 000 jahre nach dem urknall von der masse (also den atomkernen) entkoppelt?

Ja, die Temperaturfluktuationen können ja dennoch schon vorher aufgetreten sein, und vor sich hin fluktuiert haben, bis das Licht sich entkoppelte.

4) da steht:" die baryonendichte wird durch zwei unterschiedliche messungen bestätigt?
welche sind das? die baryonendichte und die fluktuationnen in der hintergrundstrahlung?

Zum einen ist es die Messung der Hintergrundstrahlung. Zum anderen ist es nicht direkt eine Messung sondern eine Zusammenfassung vieler Messungen. Durch die Messung der sog "primordialen Elementverteilung" wird versucht die Verteilung der chemischen Elemente kurz nach dem Urknall direkt zu messen; man sucht also Wolken, die noch keine veränderung der Elemente durch z.B. Fusionsprozesse in Sternen erlitten haben und deren Elementverteilung zu ermitteln. Besonders interessant, und leider auch besonders schwierig, ist der Anteil an Lithium. Aus der gemessenen Elementverteilung und Modellrechnungen, zu welcher Elementverteilung welche Baryonendichte geführt hätte (Stichwort: Primordiale Nukleosynthese"), kann man auf die Baryonendichte schließen.

und noch eine frage habe ich.
ich weiss nicht ob ich das jetzt richtig im kopf habe, aber kann es sein, dass sich das universum nach der inflationären phase (ka wann genau das war. bis10 hoch -10 sek nach dem urknall??) sich auf 10 hoch -27 k abgekühlt hat und erst danach, durch die umwandlung der vakuumenergie in irgendwas anderes(schwere teilchen??) wieder extrem aufgeheizt hat und anschließend "gleichmäßig" wieder ausgekühlt ist (durch die größere expansionsrate bei weiten entfernungen kann es sich ja nicht linear abkühlen oder??)
während der inflationären phase hat sich das universum ja bereits auf 100 000km ausgedehnt oder hab ich das auch falsch im kopf?

Ps.: gibts zu dem thema (beginn des universum) gute bücher, die vielleicht schon ein bißchen tiefer in die materie gehen (also nicht ganz so einfach geschrieben sind und vielleicht ein wenig mathe ins spiel bringen?)

Ein sehr gutes populärwissenschaftliches Werk ist "Die ersten drei Minuten" von Steven Wenberg. Ein mittelding zwischen Populärwissenschaft und Fachbuch ist "Cosmology" von M. Rowan-Robinson. Das gibt es nur auf Englisch, ist aber sehr zu empfehlen.

und noch eine fragen hätte ich
gibts irgendwo beispiel wie frequenz, wellenlänge und energie zusmmenhängen
also wie genau man eins ins andere umrechnet
ich weiss zwar wie das zusammenhängt, kanns aber nichts selber berechnen
vorallem fehlt mir das wissen bezüglich des planckschen wirkungsquantums

Die Energie eines Photons sei E, seine Frequenz sei f, die Wellenlänge sei L, das plancksche Wirkungsquantum sei h und c die Lichtgwaschwindigkeit. Dann ist
E = h * f
c = L * f
Du kannst Dir ausrechnen, dass Photonen des sichtbaren Lichtes eine Energie in der Größenordnung von 1 eV = 1.6*10^-19 J besitzen.

Viele Grüße
Joey

 

[dura]

super; vielen dank für die antwort

werd mir die bücher demnächst besorgen

greetz, dura