Der lange Weg zur Aufklärung der CP-Verletzung

Wednesday, 5. March, 11:00 h, KGII-Audimax

Wenn alle Kräfte im Universum auf Materie und Antimaterie symmetrisch einwirken würden, wären heute noch die im Urknall entstandenen gleichen Mengen von Materie und Antimaterie vorhanden, oder Materie und Antimaterie hätten sich vollständig vernichtet. Wir beobachten aber nur eine Welt aus Materie und die Hintergrundstrahlung. Eine der Voraussetzungen für die Baryon-Asymmetrie ist eine CP-verletzende Kraft.

Die 1964 am BNL entdeckte CP-Verletzung im Zerfall neutraler K-Mesonen war der erste Hinweis auf eine solche Kraft. In einer Serie von Experimenten am CERN von 1965 bis 2003 konnte gezeigt werden, daß dieser Effekt seine Ursache in der schwachen Wechselwirkung der 6 Quarks hat – und nicht in einer neuen superschwachen Wechselwirkung. Die Entdeckung der "direkten CP-Verletzung" im KL-Zerfall 1988 zeigte, daß die Ursache der Symmetrieverletzung in der Mischung der Quarkzustände durch die Schwache Wechselwirkung liegt, wie sie Kobayashi und Maskawa beschrieben haben. Zusammen mit der später entdeckten CP-Verletzung in Zerfällen neutraler B-Mesonen ergibt sich ein bestechend einfaches und konsistentes Bild, in dem eine einzige komplexe Phase die Größe der CP-Verletzung bestimmt.

Allerdings ist wegen der experimentellen Untergrenze auf die Higgs-Masse die Wirkung der im Quarksektor beobachteten CP-Verletzung bei weitem nicht ausreichend, um die Baryon- Asymmetrie im Universum zu erklären. Eine mögliche Ursache wäre eine CP-Verletzung im Neutrino-Sektor in Verbindung mit der Leptogenese.

Konrad Kleinknecht
Johannes-Gutenberg-Universität Mainz