Fingerabdrücke des Urknalls

     Die 3 Kelvin
           Hintergrundstrahlung

Nach der Urknalltheorie war das Universum am Anfang sehr heiß und von einer energiereichen - extrem kurzwelligen - Hitzestrahlung durchsetzt. Danach begann es sich auszudehnen und abzukühlen. Mit zunehmender Expansion wurde die Wellenlänge der Strahlung immer größer. Dieser Effekt lässt sich mit Hilfe eines Luftballons verdeutlichen, auf den wir eine Wellenlinie zeichnen. Blasen wir den Luftballon auf, was einer Expansion des Weltalls gleichkommt, so wird die Wellenlinie mehr und mehr gespreizt.

Einige Physiker hatten deshalb vorausgesagt, dass die ursprünglich intensive Hitzestrahlung heute noch als eine gleichmäßig den Raum erfüllende Mikrowellenstrahlung beobachtbar sein sollte, entsprechend der Temperatur des Weltraums von etwa 3 Kelvin. Diese so genannte 3-Kelvin-Hintergrundstrahlung wurde in den sechziger Jahren tatsächlich gefunden.

Bild: 3-Kelvin-Hintergrundstrahlung, gemessen mit dem NASA-Satelliten COBE.
Die Intensitätsunterschiede (rot und blau) betragen weniger als ein tausendstel Prozent - eine Bestätigung der vorausgesagten Gleichmäßigkeit der Hintergrundstrahlung.

Die Kernbausteine entstehen

     Eine tausendstel Sekunde
            nach dem Urknall

Etwa eine tausendstel Sekunde nach dem Urknall bildeten sich die Bausteine der Atomkerne: Protonen und Neutronen.

Davor war das Universum so heiß und dicht, dass die Materie als eine Ursuppe, bestehend aus Quarks, Gluonen und anderen Teilchen, existierte - das so genannte Quark-Gluon-Plasma.

Seitdem kommen Quarks und Gluonen nicht mehr frei vor, sondern sind immer auf verschiedene Weise miteinander vereinigt. Protonen und Neutronen bestehen jeweils aus drei Quarks, die von Gluonen zusammengehalten werden.

Im Anschluss an die Bildung der Protonen und Neutronen entstanden in den ersten
drei Minuten des Universums die leichten Kerne von Wasserstoff, Deuterium, Helium und Lithium. Erst viel später - nach einer Milliarde Jahren - begann der Aufbau der schwereren Elemente in den Sternen.

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Übergang: Quark-Gluon-Plasma (oben) - Protonen und Neutronen (unten).

Bild: Teilchenspuren nach einer Kern-Kern-Kollision.