CP-Verletzung und das Unitaritätsdreieck

Nach unserem Verständnis bestand das Universum unmittelbar nach dem Urknall zu gleichen Teilen aus Materie und Anti-Materie. Heute sehen wir andererseits nur noch eine dieser Teilchenarten. Ein Effekt, der dieses Ungleichgewicht beschreiben kann, ist die sogenannte CP-Verletzung. Experimentell wurde sie 1964 gefunden, hatte allerdings lange keinen Platz im Rahmen des Standardmodells, der derzeitigen Theorie der Teilchenphysik.

Die beiden japanischen Theoretiker Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa lieferten 1973 eine Beschreibung dieses Effektes - laut ihrer Vorhersage müssten mindestens sechs Arten von Quarks existieren. Bei einer geringeren Anzahl wäre keine CP-Verletzung möglich.

Die Theorie von Kobayashi und Maskawa verlangt die Gültigkeit einer Gleichung der Form 'a+b+c=0', wobei diese Größen durch die Wahrscheinlichkeiten festgelegt sind, mit denen sich verschiedene Quarks ineinander umwandeln. Trägt man diese Relation in der komplexen Zahlenebene auf, so ergibt sich das "Unitaritätsdreieck". Die Seiten und Winkel dieses Dreiecks können unabhängig voneinander gemessen werden. Stimmt die Theorie, so werden die Messungen und die Vorhersage ähnliche Resultate liefern. Abweichungen hingegen können als Anzeichen für Neue Physik gewertet werden, die bisher unbekannt und unverstanden ist.