Spektrum Talk | 25.07.2008 | Drucken

Der Zeitpfeil und unerkannte Winterschl�fer

1. Urknall und knapp danach
28.07.2008, Dr. Friedrich Semturs, Wien
Ich habe durch das Lesen einiger Sachb�cher den Eindruck gewonnen, dass etwa 400.000 Jahre nach dem Urknall alle Elemente des Universums entstanden sind und seitdem Anzahl und Art der Elemente konstant geblieben ist.
Dies g�lte dann nat�rlich auch f�r unsere Erde, wo dann z.B. auch das Entstehen und Vergehen von Lebenwesen "nur" eine immer wieder neue Vermischung von einer unver�ndert vorhandenen Art und Anzahl von Elementen ist.
Nur aus Elementen aufgebaute h�here Strukturen entstehen und vergehen.
Stimmt das so?

Antwort der Redaktion:
Etwa 400.000 Jahre nach dem Urknall ist die Epoche der Rekombination angesiedelt. Zuvor bestand das kosmische Plasma aus den Bausteinen der Atomkerne sowie aus freien Elektronen und aus Photonen - Elemente existierten noch nicht. Erst als die Temperatur stark genug gesunken war, konnten Elektronen und Atomkerne miteinander "kombinieren", sich also zu (neutralen) Atomen oder Elementen verbinden. (Der Begriff "Re"-kombination ist irref�hrend; es handelt sich nicht um eine erneute, sondern um die erstmalige Verbindung der Atombestandteile.) Dabei entstanden die einfachsten Elemente: Wasserstoff, Helium und - in Spuren - Lithium. Bis sich aus diesen weitere (schwerere) Elemente bildeten, dauerte es noch einige hundert Millionen Jahre. Dazu mussten erst Sterne entstehen, in denen es zu Kernreaktionen (wie z.B. das "Heliumbrennen") kommen konnte und die auf diese Weise unter anderem Neon, Kohlenstoff oder Sauerstoff hervorbrachten. F�r diese Prozesse gen�gen "leichte" Sterne. Ein schweres Element wie Eisen hingegen wird nur in sehr massereichen Sternen erzeugt. F�r die Produktion von Elementen schlie�lich, die noch schwerer sind als Eisen, reichen Druck und Temperatur in normalen Sternen nicht aus - ihre Synthese findet nur unter extremen Bedingungen in explodierenden Sternen (Supernovae) statt. All dies geschieht nat�rlich auch heute noch, insofern ist der Prozess der Elemententstehung oder Nukleosynthese nicht abgeschlossen. Ebensowenig wie der umgekehrte Weg, dass radioaktive Elemente zerfallen und sich nach und nach in leichtere Atome verwandeln.
2. Die Zeit verh�lt sich nicht allerorts symmetrisch
28.07.2008, Hans-J�rg Gerber, CH-5430 Wettingen
Am CERN in Genf haben Experimente am Beispiel der Neutralen K-Mesonen gezeigt (K. R. Schubert et al (1970), CPLEAR-Gruppe (1998)), dass der Zeitpfeil in Vorg�ngen der Schwachen Wechselwirkung sehr wohl eine grunds�tzliche, naturgegebene Vorzugsrichtung besitzt. Im Gegensatz zur Planetenbewegung k�nnen R�ckw�rtsabl�ufe nicht ebenso gut stattfiden, wie Vorw�rtsabl�ufe. Die CERN-Experimente zeigen, dass neutrale Anti-K-Mesonen sich schneller in K-Mesonen verwandeln, als umgekehrt. (Zusammenfassende Arbeit z.B. in Reports on Progress in Physics 69 (2006) 1713).
3. Eben nicht
28.07.2008, Christian, Lincoln Nebraska USA
Rein physikalisch betrachtet verh�lt sich die Zeit nicht symmetrisch, denn die Thermodynamik und insbesondere der zweite Hauptsatz der Thermodynamik sind ein wesentlicher Bestandteil der Physik. In der Tat ist aber die mikroskopische Begr�ndung des zweiten Hauptsatzes immer noch ein interessantes Forschungsfeld.

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