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Der Urknall

Der Begriff Urknall auch bekannt als „The Big Bang Theory“, definiert den Anfangspunkt der Entstehung von Materie und Raumzeit. Aus den kosmologischen Theorien ergibt sich derer Anfang, was dem zufolge hat, das man die Erkenntnis besitzt dass sich das Universum dauerhaft ausdehnt. Durch Astronomen beobachtete Expansion des Universums, hat zum Begriff des Urknalls geführt. Durch Beobachtung der Galaxien kann man feststellen wie sie sich voneinander weg bewegen. Dadurch kann man zurück rechnen das zu einem Zeitpunkt alles im Universum auf ein enges Raumgebiet konzentriert war. Zum Zeitpunkt des Urknalls ist die Energiedichte formal unendlich. Die physikalischen Theorien die jene Existenz von Raum, Zeit und Materie definieren, lassen sich nicht auf den eigentlichen Urknall anwenden.

Die Quantenfeldtheorie und die allgemeine Relativitätstheorie haben weitere Voraussetzungen, die direkt nach dem Urknall nicht erfüllt waren. Man kann sie erst zu einem Zeitpunkt anwenden, also der Urknall mehr als eine Planckzeit (ca. 5,391·1044 Sekunden) zurückliegt. Die wichtigsten gemeinsamen Charakteristika und Vorhersagen der Urknalltheorien ergeben sich aus der Betrachtung der ersten etwa 300.000 Jahre der Entwicklung des Universums. In diesem Artikel wird daher die Evolution des frühen Universums beschrieben, die zu den wichtigsten Vorhersagen führt.

Die Vereinheitlichte Feldtheorien

Beginn der allgemeinen Relativitätstheorie des beschreibbaren Universums, folgt im Rahmen eine Theorie einer einzelnen Urkraft zum Zeitpunkt, an dem sich die Gravitation von den anderen Grundkräften trennt. Bis heute sind die Eigenschaften unbekannt, einer solchen Urkraft durch die Entstehung des Universums. Ein solches Urkraft-Modell geht deutlich über eine Theorie der Quantengravitation hinaus. Die derzeit nicht gegebene Existenz einer allgemein akzeptierten Theorie der Quantengravitation kann daher als Grundlage für die Entwicklung einer solchen Theorie betrachtet werden. Durch die Stringtheorie besteht jedoch Hoffnung, eine universelle Theorie zu entwickeln. Sie umfasst ebenso die Quantengravitation als auch die Theorien aller Grundkräfte. Es ist jedoch unklar in in welchem Sinne eine solche Theorie alle vier Grundkräfte vereinheitlichen. Es sind lediglich die drei Grundkräfte der starken Kernkraft, der schwachen Kernkraft und der elektromagnetischen Kraft beschrieben. Mögliche vereinheitlichte Theorien lassen sich daher auf Basis der existierenden Theorien entwickeln. Jedoch reichen heutzutage Experimente nicht aus, um diese eindeutig oder ausreichend zu prüfen. Die hohe Temperatur des frühen Universums hatte zur Folge, dass sich ständig verschiedene Teilchensorten ineinander umwandelten. Durch die Expansion des Universums nimmt die Temperatur mit der Zeit ab (ausfrieren). Es gibt im Universum beobachtete Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie, das heißt während es offensichtlich Materie gibt, existiert nur sehr wenig Antimaterie im Universum. Weil die bekannte Wechselwirkung gleich viel Materie und Antimaterie erzeugt, liefern die bekannten Theorien noch keine Erklärung für dieses Phänomen.