Materie-Antimaterie-Asymmetrie

Die Baryonenasymmetrie ist das Missverhältnis von Materie zu Antimaterie, genauer gesagt das Verhältnis $\eta=\frac{ n_B - n_{\bar{B}} }{n_\gamma}$ aus der Differenz der Anzahl der Baryonen und der Antibaryonen (der Antiteilchen der Baryonen) und der Zahl der Photonen im Universum. Der beobachtete Zahlenwert ist $\eta=(6,01\pm0,3)\cdot 10^{-10}$, der bisher am genauesten aus den Daten des WMAP-Satelliten aus der Kosmischen Hintergrundstrahlung ermittelt werden konnte.

Die Menge der Antimaterie im Universum lässt sich nicht direkt ermitteln, da sie von Astronomen nicht von der Materie unterschieden werden kann. Jedoch tritt bei der Annihilation von Materie und Antimaterie eine charakteristische elektromagnetische Strahlung auf. Diese Strahlung konnte aber nie beobachtet werden. Das bedeutet, dass, sofern größere Mengen von Antimaterie im Weltraum vorkämen, diese auf großen Skalen von den Bereichen in denen Materie dominiert wie bei uns auf der Erde, im Sonnensystem und der Milchstraße separiert sein müsste. Dies kann jedoch durch die kosmologischen Modelle weitgehend ausgeschlossen werden. Somit müssen wir davon ausgehen, dass tatsächlich die Materie im Universum gegenüber der Antimaterie überwiegt.

Früher ging man allgemein davon aus, dass die Baryonenasymmetrie eine Anfangsbedingung für unser Universum ist, die zum Zeitpunkt des Urknalls fest vorgegeben wäre. Da die Baryonenasymetrie aber im Verlauf der Inflation stark reduziert würde, müsste die anfängliche Asymmetrie auch noch unnatürlich groß gewesen sein. Heute gibt es Theorien, die eine dynamische Erzeugung der Asymmetrie während des Urknalls vorhersagen. Siehe Baryogenese und Leptogenese. Die Asymmetrie muss demnach nicht schon beim Urknall vorgelegen haben.