Die Nova Theorie von PD Dr. Melissa Blau aus der Uni Tübingen stellt eine Alternative Urknall Theorie zum kosmologischen Standardmodell dar und beschreibt die Erzeugung des Universums durch eine thermische Strahlung oder Energiedichte, in der primär neutrale down-Quarks als emittierte Gamma-Strahlen Teilchen generiert wurden. Im Standardmodell wird die Entstehung von Quarks und Antiquarks aus einer Energiedichte, die aus einer Singularität hervorging, postuliert. Das erklärt aber nicht, warum kaum Antimaterie im Universum vorhanden ist, während die Nova Theorie genau dies aufzeigt. 

Die Lemaître Urknalltheorie (Standardmodell) beschreibt die Entstehung des Universums aus einem unendlich dichten, heißen Punkt (Singularität) mit einer Temperatur in der Größenordnung der Planck Temperatur. In der Planck- und GUT-Ära kam es zu einer raschen Expansion des Weltalls bis sich in der Quark-Ära Quark-Antiquark Paare bei 10^25 K aus der Energiedichte bilden konnten. Es findet sich jedoch bis heute keine schlüssige Erklärung für den notwendigen Überschuss an Materie gegenüber der Antimaterie, ohne den Überschuss an Materie hätten sich nämlich Materie und Antimaterie im Urknall vollständig ausgelöscht. Nimmt man die für uns sichtbare Ausdehnung des Universums und verfolgt sie mithilfe der Gleichungen der Relativitätstheorie in die Zeit bis kurz nach dem Urknall zurück, so sieht man, wie sich das Universum nicht auf einen Punkt, sondern auf eine große Fläche zusammenzieht.

Dabei geht die Nova Theorie davon aus, dass 1) der Urknall, das (frühe und heutige) Universum ein abgeschlossenes System und die Teilchen im Urknall ebenfalls abgeschlossene Mikrosysteme sind, und dass jegliche Energieänderung vom Teilchen ausgeglichen wird (Energieerhaltungssatz). 2) geht das Modell davon aus, dass im Urknall Mechanismen, z.B. Grundkräfte (wie Coulomb- und Kernkraft) sowie Ladungen (elektrische - und Farbladung) gebildet wurden, um solchen Energieänderungen entgegen zu wirken. Dies dient ebenfalls der Energieerhaltung in einem gut isolierten System, die dadurch gewährleistet werden kann und hat was mit dem angestrebten thermodynamischen Gleichgewicht der Mikrosysteme "Teilchen" zu tun, innerhalb dessen die Entropie möglichst konstant gehalten werden soll. Außerdem gilt als Grundannahme, dass 3) Prozesse von Teilchen reversibel sind, wie dies aus der Chemie als Rückreaktion bekannt ist, wenn bei den Vorgängen keine Entropie entsteht oder die Entropiezunahme energetisch ausgeglichen werden kann (z.B. ß(+) Zerfall) und dass 4) größere Teilchen in leichtere Teilchen gleicher Ladung zerfallen können. 5) Neuartige Elementarteilchen wurden außerhalb des Urknalls nicht mehr gebildet, da die Teilchenentstehung lediglich durch die im Urknall entstandenen Grundkräfte (Austauschteilchen) oder den Zerfall in bekannte Teilchen vorgegeben wird. Neue subatomare Teilchen entstehen deswegen nicht beispielsweise durch eine beliebige Schwerpunktsenergie. Andere Grundkräfte wurden außerhalb des Urknalls nicht mehr gebildet, da mit dem Einsetzen der Nukleosynthese die thermodynamische Gleichgewichtserhaltung  der Mikrosysteme "Teilchen" weitgehend aufgehoben wurde.

Im Urknall wurden laut der Nova Theorie Gamma-Strahlenteilchen der Frequenz von >= 10^21 Hz erzeugt, die bei einer Temperatur von ca. 10^10 bis 10^11 K mit einer Energie von (>=) von etwa 4,64 MeV aus einer thermischen Strahlung oder Energiedichte generiert wurden. Wenn Quarks aus einer Energiedichte heraus entstanden sind, wären die entstandenen neutralen Quarks ihre eigenen Antiteilchen, so dass im Urknall keine Antimaterie erzeugt wurde. Down-Quarks sind entweder selbst die Teilchen dieser Gammastrahlung, die wie Teilchen der (im EM-Spektrum angrenzenden) Höhenstrahlung eine Ruhemasse besitzen, oder die Teilchen der Gammastrahlung (wir nannten sie X-Teilchen oder Leptoquarks) zerfielen im Urknall zu (neutralen) down-Quarks der Masse 4,64 MeV/c2 und (neutralen) Elektronenteilchen. Der Unterschied zu normalen Photonen ist, dass die down-Quarks eine Eigenrotation und einen Spin von 1/2 haben, während Photonen sich nur helixartig fortbewegen, aber keine definierte Ruhe(Rotations)energie und daher auch keine Ruhemasse besitzen. Die drittel Ladung der down-Quarks erhielten sie beim Zerfall von Neutronen im Urknall (2d+u=0, d+2u=1, d=-1/3, u=+2/3). Durch die hohe Urknalltemperatur wurde das Bilden von Quark-Triplets begünstigt, die im Weiteren Materie hervorgebracht hat. Das up-Quark ist (gemäß der Nova-Formel) ein Austauschteilchen, das durch das Abspalten eine d-Quarks aus einem d-Quark-Triplet erzeugt wurde. Außer durch Zerfällen von Delta-Baryonen entstanden Protonen durch eine weitere Abspaltung eines d-Quarks in einem Neutron. Dabei übernimmt das gebildete up-Quark den Part im Quarktriplet (Proton), der Rest der Energie wird als Elektron (und Neutrino) emittiert (Ed-Eu)/4,965=Ee. Dieses Elektron erhielt durch die Trennung vom Neutron die Ladung -1, während das entstandene Proton die Ladung +1 erhielt und die enthaltenen Quarks erhielten daraufhin die Ladung +2/3 und -1/3 (2d+u=0, d+2u=+1). Die Abspaltung eines d-Quarks würde eine 5. Kraft darstellen, dessen Austauschteilchen das u-Quark ist. 

Der Zerfall der Gammaphotonen (X-Teilchen) der Energie von etwa 5,18 MeV bei sehr hohen Temperaturen läuft wahrscheinlich über einen Zwischenschritt ab, wie sich in Experimenten in Russland zeigen ließ, bei dem ein Gammaphoton zunächst in ein virtuelles Elektron-Positron Paar zerfällt. Dieses Paar zerstrahlt sich allerdings nicht im folgenden in ein Photon der gleichen Energie wie das ursprüngliche Photon, vielmehr gibt einer der beiden Teilchenpartner zuerst ein Photon der Energie 4 MeV ab, bevor sich die beiden Teilchen in ein weiteres Photon der Energie 511 keV zerstrahlen. Diese zwei Photonenteilchen erhielten im Urknall erst nach Bildung eines Triplets aus drei neutralen d-Quarks (4 MeV) ihre Ladung (ddd(-)-Baryon und Positron(+)) . Bei hohen Temperaturen, wie sie im Urknall auftraten, hatten die Teilchen in den durch erzeugte freie d-Quarks gebildeten ∆- Baryon genügend Energie, um ihre Zustände zu ändern, was einen Zerfall in ein anderes Delta-Baryon, z.B. duu-∆ oder uuu-∆ Baryonen ermöglichte. duu-∆ oder uuu-∆ Baryonen zerfallen in Protonen, während ddu-∆ Baryonen in Neutronen zerfallen; damit waren zu diesem frühen Zeitpunkt mehr Protonen als Neutronen vorhanden. Dass sich Positronen aus Gammastrahlen bilden können, hat man bei Blitzen nachweisen können, allerdings könnten die nachgewiesenen Positronen auch durch einen ß+ Zerfall von Isotopen der Luft entstanden sein. Auch wurde gezeigt, dass Neutronensterne (Gammapulsare) mit starkem Magnetfeld ∆-Baryonen (und Positronen) enthalten. 

Repetitiver Urknall

Ein belastbarer Hinweis für die postulierte elektromagnetische Strahlenemission als Urknallmechanismus ist das selbst-perpetuierende oder repetitive Generieren von neutralen down-Quarks, da die Bewegung der Teilchen in der emittierten Blase vermutlich eine Temperatur innerhalb dieser Blase erzeugt, die durch weitere Wärmeemission (Schwarzkörperstrahlung eines extrem heißen Photonengases) ständig weitere neutrale down-Quarks hervorbringt, so dass als Folge dessen das Universum auch nach Ende der eigentlichen Inflationsphase inflationär anwachsen würde. Hierbei wäre nicht die Geschwindigkeit der Teilchen, sondern das immense Anwachsen der Teilchenzahl für die Inflationsphase ausschlaggebend. Und tatsächlich: dividiert man die Strahlenleistung P=sT4A durch die Energie eines Gamma-Photons, so erhält man tatsächlich die Zahl 10^79 Teilchen. Das repetitive Geschehen begründet sich vor allem aus der Tatsache, dass die Energie der EM-Strahlung E = mc2 = nkBT ist (c ist die Quarkgeschwindigkeit und gleichzeitig die Energie eines neu gebildeten Quarks als EM-Strahlenteilchen). Dass down-Quarks aus einer Wärmestrahlung dieser Temperatur entstanden sein könnten, die zu einer selbst-perpetuierenden Vervielfachung des Teilchengenerierens führt, mutet an, dass diese Temperatur im Vorfeld berechnet wurde oder aber es handelt sich um einen einmaligen, großen Zufall. So zum Beispiel könnte eine gewaltige Kollision, eine riesige Supernova oder ein extremer Gammablitz in einem Voruniversum diese Temperatur erzeugt haben, die dann 10^79 Quarks hervorbrachte. Dies ist allerdings nicht unbedingt sehr wahrscheinlich, da es kaum oberflächliche Temperaturen dieser Größenordnung (34 Milliarden Kelvin) in unserem Weltall gibt. Außerdem bestünde in diesem Fall nicht die Grundannahme 1) und 2) aus diesem Modell, wonach der Urknall, das frühe und heutige Universum und seine Teilchen ein abgeschlossenes System sind und die Grundkräfte zwecks Ausgleichs nur im Urknall entstanden sind, denn sonst könnte jede hochenergetische Explosion im Weltall ein neues Universum mit anderen Teilchen und anderen Grundkräften innerhalb dieses Weltalls hervorbringen, was nicht beobachtet wird. Lediglich ein Big Bounce eines Voruniversums würde diese Bedingung der Abgeschlossenheit erfüllen. Dabei muss der Big Bounce nicht in einer Singularität enden, wie Anna Ijjas vom Max Planck Institut für Gravitationsphysik beschreibt, die übermäßige Energie und Hitze - entstanden durch die kollabierenden Materie, die mit einer Geschwindigkeit von 17300 km/s aufeinander prallt - könnte die Gammastrahlung/Teilchen erzeugt haben, die diesem (neuen) Universum zugrunde liegen. Oder aber die Materie im Universum ist beim Kollabieren im Endstadium in Neutronen oder Quarks zerfallen, Anna Ijjas beschreibt diesen Prozess als einen zyklischen Vorgang ohne Anfang und Ende, wie ein Kreis, der auch kein Anfang oder Ende hat. EIn handfester Beweis für die Hypothese eines repetitiven Urknalls ist die Erzeugung eines Quark-Gluonen Plasmas in CERN, wo aufgrund der sehr hohen Temperatur oberhalb von 10^11 K sehr viele Quarks (und Gluonen) entstehen. Während beim Quark-Gluonen Plasma aus der sehr heißen Energiedichte reale, geladene Quarks und Antiquarks entstehen, wurden im Urknall nur neutrale Quarks bzw. X-Teilchen (aus denen entgegengesetzt geladene d-Quarks und Elektronenteilchen hervorgegangen sind) gebildet, da es zum Zeitpunkt null noch keine realen Quarks als Teilchen gab. 

Das Neutron ist nur um mN - mP = 0,002305·10^-24 g oder 0,138 % (≈ 1/7 %) schwerer als das Proton. Wäre es anders herum – das Proton schwerer als das Neutron –, dann gäbe es uns nicht. Unsere Existenz hängt also an dem hauchdünnen seidenen Faden der Naturkonstanten – genauer: an ihren präzise aufeinander abgestimmten Werten. Darüber hinaus wird diese präzise Feinabstimmung alleinig durch das Generieren einer ganz bestimmten Masse der down-Quarks sowie der Lichtgeschwindigkeit und der Heisenbergschen Ungleichheit realisiert, was noch ungewöhnlicher erscheint.

Ist unser Universum aus einem Voruniversum entstanden?

Für die Tatsache, dass dieses kosmische Ereignis (Urknall) aus einem kollabierten Voruniversum entstanden ist, gibt es mehrere Hinweise. Beispielsweise könnte sich die Lichtgeschwindigkeit und die Plancksche Konstante in einem früheren Universum gebildet haben, da der Wert dieser Naturkonstanten weder hergeleitet noch durch Beobachtungen in unserem Universum erklärt werden kann. Auch hätte die zunehmend hohe Temperatur des kollabierenden Universums zu einer Emission einer raumfüllenden Wärme(Gamma)strahlung geführt. Der Druck dieser Wärmestrahlung und der daraus sich entwickelten Gaswolken überwog zu einem bestimmten Zeitpunkt den Gravitationsdruck des kollabierenden Voruniversums (bevor es zu einem riesigen schwarzen Loch  schrumpfen konnte), so dass sich das Universum erneut ausdehnte. Druck ist Temperatur. Mehr Druck heißt mehr Temperatur. Das gleicht die Gravitation aus, die gegen den Druck arbeitet. Oder aber der Zeitpfeil, der während des Kollapses womöglich umgekehrt verlief, hat sich durch das heiße, dichte und sich ausdehnende Gas wieder umgedreht und es entstand eine Mischung aus dem vorherigen (jungen und alten) und dem neuen jungen Universum. Dies würde auch erklären, warum der Massereichtum einiger sehr frühen und damit sehr alten Spiralgalaxien nicht dem entspricht, was man durch das kosmologische Standardmodell aufgrund von Beobachtungen im sehr frühen Universum extrapolieren konnte. Dieses oben beschriebene Szenario eines sich ausdehnendem heißen Photonengases in einem kollabierenden Voruniversum kann als wahrscheinliche Alternative zu dem Kollaps eines Voruniversums zu einer Singularität der Größe eines schwarzen Lochs oder gar eines Punkts der Planckschen Länge (Big Crunch) angesehen werden. Vielleicht hängt das Ergebnis eines kollabierenden Universum von seiner Masse oder auch anderen Eigenschaften ab, die bestimmen, ob das Universum zu einem schwarzen Loch schrumpft oder sich erneut ausdehnt. Dabei bleiben jedoch einige Fragen offen, wie z.B.: lief die Zeit (der Zeitpfeil) wärend des Kollapses des Voruniversums wirklich rückwärts? Manche Theorien behaupten genau dieses: der Zeitpfeil hängt von der Richtung der Weltallexpansion ab. Kollabiert dieses, dreht sich auch der Zeitpfeil um. In diesem Fall könnte man, wenn sich Zeitpfeilfluktuationen (Inseln) gebildet haben,  auch gleichzeitig das junge und alte Voruniversum mit Teleskopen beobachten. Dies würde z.B. erklären können, warum einige frühe Galaxien keine dunkle Materie enthalten. Wie groß war dieses Universum, bevor es zu kollabieren begann? Wie ist es entstanden? Aus einem weiteren Voruniversum? Gab es in diesen Voruniversen keine dunkle Energie? In diesem Fall wäre die Gravitationsreichweite in den Voruniversen viel größer gewesen als der typische Abstand zwischen Galaxien. Oder aber dieses Voruniversum war nur klein und enthielt nur wenige Galaxien oder gar keine Galaxien, sondern nur Sterne. Stammen die 2. und 3. Generation der Quarks aus diesen Voruniversen, da sie so selten beobachtet werden? Stammt das Konzept der Leptonen auch aus einem Voruniversum? Gab es insgesamt genau 3 Universen, da es 3 verschiedene Quarkgenerationen und 3 Leptonsorten gibt? Oder gibt eine Vielzahl an Voruniversen, die immer wieder, auch zeitlich gesehen, an den Anfangspunkt zurückkehren, so dass es kein Anfang und kein Ende gibt? Vielleicht waren die Voruniversen auch größer, weil sie aus Atomen und Nukleonen bestanden, die schwere Quarks enthielten. Gibt es noch weitere als die vier bekannten Grundkräfte aus einem vorherigen Universum? Dies könnte z.B. eine Rolle spielen bei dem anomalen magnetischen Moments des Myons, das von den Voraussagen des Standardsmodells signifikant abweicht. Gibt es auch parallele Universen, z.B. weil der Zeitpfeil sich in dem verschwungenen Mischbild an Zeitrichtungen mehrmals umkehrte? Vielleicht sind diese Welten unterschiedlich groß, aber sonst sehr änlich, weil ihnen eine energetisch unterschiedliche Photonenemission zugrunde lag, sie aber im Weiteren ähnliche Entwicklungsprozesse durchgemacht haben? Um diese Fragen zu beantworten, benötigt man aber eher "ältere", vergangene Physik als neue Physik, die das Standardmodell vervollständigen soll
 

Andere Vorstellungen

Vorstellbar ist auch, dass ein Schöpfer (Gott) den Urknall hervorgebracht hat, der dadurch das Universum von der Erde aus erschaffen hat. 

Das würde auch die beobachtete Verletzung des kopernikanischen Prinzips erklären, einem interessanten Rätsel der Physik. So sind einige der niedrigsten Momente in der Winkelverteilung der Temperatur der Hintergrundstrahlung niedriger als vorhergesagt. Die gemessenen Extremwerte der Hintergrundstrahlung verlaufen fast senkrecht zur Ekliptik des Sonnensystems, wobei die Abweichung von der Senkrechten sich im Rahmen der Messungenauigkeiten bewegt. Eine mögliche Erklärung wäre, dass -  aufgrund des Magnetfelds der Sonne, das bis zum Ende der protoplanetarischen Scheibe reicht - geladene Teilchen, die sich kurz nach dem Urknall in diesem Bereich befunden haben, eine Ladungstrennung zeigten (Hall Effekt). Dabei entstand ab einem Weltallradius von 5473 m im Zentrum der Urknallblase ein mit dunkler Energie, die durch die aufgelöste Gravitationsenergie zwischen den Quarks entstanden ist, gefüllter leerer Raum ohne definierte Temperatur, so dass die Sonne, die sich in diesem Raum befand, durch das 10^11 K heiße Quarkgas nicht zum Schmelzen kam. Innerhalb dieser Ladungstrennung entstanden kältere Bereiche, da hier keine Teilchen vorhanden waren. Nach Expansion zu der vollen Größe verblieben diese Bereiche auch nach Entstehung der Hintergrundstrahlung kälter als andere und hatten ein zur Sonne korreliertes Winkelmoment und Geschwindigkeit. 

Wenn sich ein Feld, in dem Ladungsträger vorhanden sind, in einem Magnetfeld befindet, dann wirkt auf die Ladungsträger die Lorentzkraft (FL=q*v x B), welche die Ladungsträger senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung abgelenkt. Durch die Ablenkung der Ladungsträger kommt es zu einem Teilchenüberschuss auf der einen Seite des Felds, während es auf der gegenüberliegenden Seite im selben Maße zu einem Teilchenmangel kommt. Es erfolgt also eine Ladungstrennung, vergleichbar mit der eines Kondensators. Die sich nun gegenüberstehenden negativen und positiven Ladungsüberschüsse verursachen ein elektrisches Feld, das eine elektrische Kraft auf die Ladungsträger ausübt, die der Lorentzkraft entgegengerichtet ist. Die Verstärkung der Ladungstrennung kommt zum Stillstand, wenn sich beide Kräfte gerade kompensieren. Die daraus resultierende Spannung ist die sog. Hall-Spannung. Hat sich das Magnetfeld während dieses Vorgangs gedreht und/oder bewegt, zeigt die Ladungstrennung ein ähnliches räumliches Muster in der Winkelverteilung. Dass es sich nicht um einen Zufall handelt, belegt die Tatsache, dass alle Bereiche mit niedrigster Temperatur der CMB die gleiche Ausrichtung haben. Dies zeigt aber an, dass der Urknall in unserem Sonnensystem stattgefunden hat, obwohl die Sonne (und die Erde) naturgemäß jünger als das Weltall sein sollten. 

Eine mögliche Erklärung für diese Altersdiskrepanz findet sich in der Entdeckung, dass die Zeit im frühen Universum langsamer verstrichen ist. Fachleute haben mithilfe besonderer kosmischer Objekte (Quasare) herausgefunden, dass die Zeit im jungen Universum (knapp über eine Milliarden Jahre nach dem Urknall) aus heutiger Sicht 5 mal langsamer verstrichen sein soll, wie es Einstein in seiner Theorie auch vorausgesagt hatte. Wenn aber in dem frühen Universum die Zeit in dem ersten Fünftel im Durchschnitt 5 mal langsamer verstrichen ist, in dem 2. Fünftel 4 mal langsamer, in dem 3. Fünftel 3 mal langsamer usw., wäre die Zeit auf der Erde (gemäß der Gaußschen Summenformel) seit dem Urknall genau 3 mal langsamer vergangen, wenn die Sonne und Erde schon zum Zeitpunkt des Urknalls da gewesen wären. Das bedeutet, dass in diesem Fall auf der Sonne und auf der Erde seit dem Urknall lediglich eine Zeit von 4,60(3) Milliarden Jahren, also einem Drittel des Weltalters verstrichen wäre. Und tatsächlich ist die Sonne nach neuesten Erkenntnissen genau 4,603 Milliarden Jahre alt, d.h. das Sonnenalter ist exakt gleich der Zeit, die seit dem Urknall bis heute auf der Sonne vergangen wäre, wenn sie zum Zeitpunkt 0 schon da gewesen wäre, was die beobachtete Verletzung des kopernikanischen Prinzips erklären könnte.

Die relativ gute Übereinstimmung der Temperatur der Hintergrunds Strahlung von 2,725 K mit gp/2 = 2,79 (gyromagnetischer Faktor des Protons) lässt aufgrund von E = gpec2B/4f und Nhf/ecB = 0,002987 Cm (E ist die Coulomb Energie) darauf zurück schließen, dass sich geladene Protonen (oder Quarks) im sehr frühen Universum in kleinen Gaswolken aufgrund der kleineren Masse und Ansammlung von Elektronen im Zentrum dieser Gaswolken gedreht haben. Nach Expansion und Aufteilung des Plasmas in Gaswolken hatten diese daher einen definierten Drehimpuls und wuchsen zu Galaxien heran, die sich um sich selbst drehten. Dieser Drehimpuls, der sich bereits 20 s nach dem Urknall ausbildete, und das Universum 30-50 AE groß war, stellte sicher, dass sich die dunkle Energie, die emittiert wurde, als das Universum 5400 m groß war (<< 1s nach dem Urknall), über alle Zeiten relativ konstant blieb, da E = E/e*e ist [2]. Ein 50 AE großes Universum würde eine dunkle Energie erzeugen, dass 10^13 mal größer ist als m2G/r. Da aber die Gravitation, die damals die gesamte Masse an Protonen gravitativ anziehen konnte, deren Reichweite nach einer neuen Quantengravitationstheorie von PD Dr. Melissa Blau aber heute nur noch das Doppelte des typischen Galaxie Abstands beträgt, entsteht für die Gravitation innerhalb des gesamten Universums ein Faktor 10^13 gegenüber dem Szenario, dass sich alle Himmelskörper im Universum gravitativ anziehen (allgemeine Relativitätstheorie). Dies widerspricht der gängigen Theorie, wonach sich Gasklumpen erst 100 Millionen Jahren nach dem Urknall bildeten. Wir leben in einer "lokalen Blase", einem Art Void, in dem die mittlere Teilchendichte ca. 50% niedriger ist als in dem restlichen Universum, so dass hier die Hubble Konstante wesentlich höher ist als im restlichen Universum (74 m/sMps vs. 67 m/sMps). Dieser Sachverhalt unterstreicht die oben genannte Annahme, dass sich Sonne während des Urknalls in einer "Blase" mit undefinierter oder niedriger Temperatur befunden hat, da die im Urknall gebildeten Teilchen sphärisch auseinander flogen und sich eine leere Blase mit sehr viel niedriger Temperatur ausgebildet hat, die die Sonne einschloss, die daher bei den hohen Temperaturen des Urknallplasmas nicht verglüht oder explodiert ist. Diese Blase ist im Laufe der Zeit stark angewachsen, hat sich mit interstellarem Medium vermengt und enthält daher etwa 50% der Dichte des restlichem intergalaktischen Mediums, was die höhere lokale Hubble Konstante bedingt. 

Es ist immer noch unbekannt, wie groß unser Universum ist, aber es dehnt sich über mindestens 14 Milliarden Lichtjahre in jede Richtung aus, denn soweit können wir derzeit sehen. Nimmt man diese Ausdehnung und verfolgt sie mithilfe der Gleichungen der Relativitätstheorie in die Zeit bis kurz nach dem Urknall zurück, so sieht man, wie sich das Universum nicht auf einen Punkt, sondern auf eine großes Volumen zusammenzieht (Computersimulation Lehnert et al. 2001). Also, besser gesagt, folgt man dem Universum in der Zeit zurück anhand des Standard-Urknallmodells, so ist das Volumen des Universums immer noch groß. Geht man z.B. auf 1 Mikrosekunde an den Urknall ran, dann beträgt das Volumen (30 Milliarden km)^3. Dies zeigt, dass das Standardmodell nicht ganz richtig sein kann, da das Universum gewissermaßen zu groß für sein Alter wäre. Und ein Volumens von (30 Milliarden km)^3 ergibt in etwa einen Radius von 7,5 Milliarden km (50 AE), was ziemlich genau dem Radius der protoplanetaren Scheibe unseres Sonnensystems und gleichzeitig der Größe des Magnetfelds der Sonne entspricht und die oben gemachte Annahme, vor allem des Hall-Effekts unterstreicht. Die exakte Übereinstimmung dieses Simulationsergebnisses mit der Größe des Universums 20 s nach dem Urknall, als sich der Drehimpuls ausbildetet, der für die Gravitation verantwortlich ist, wo davor nur eine oberflächliche Gravitation (Oberflächenspannung extrem viel geringer als die übliche Newton Gravitation) gilt als handfester Beweis für die Richtigkeit dieses Urknallmodels. Berechnungen zeigen, dass die Größe des Uratoms (Singularität im Urknall) etwa der Größe eines Quarks entspricht und eine Temperatur der Plack-Temperatur besaß. 
 

Weitere Beweise

Ein handfester Beweis für diese Theorie ist die Erzeugung von Neutronen durch (Gamma)blitze im Labor, was für die Autoren der Publikation ein Rätsel blieb. Diese Neutronen entstehen wahrscheinlich dadurch, dass sich die im Blitz enthaltenen neutralen Gammastrahlenteilchen der Energie von 4,42 MeV zu neutrales Quark-Triplets (ddd-Delta Baryon ∆0) verbinden, die durch Abgabe von Röntgenstrahlung zu Neutronen zerfallen, in dem die restliche Energie (abzüglich der Energie, die zusätzlich zur aufgebrochener ddd-Bindungsenergie in die ddu-Bindung eingeht) als Pion(0) oder hochfrequente Photonen (Röntgenstrahlung) oder bei negativen Triplets als Pion(-) (abgespaltenes d-Quark + Anti u-Quark) abgegeben wird. Die Wahrscheinlichkeit dass ein Blitz im Labor Gamma-Teilchen dieser spezifischen Frequenz (Energie) produziert, lag in diesem Experiment bei 25%, das bedeutet, dass die max. Energie der vom Blitz produzierten Gammastrahlung in 25% über 4,42 MeV lag, so dass sich neutrale d-Quarks und infolge Delta-Baryonen bilden konnten, die zu Neutronen zerfielen. Die Temperatur eines Blitzes ist nicht genügend hoch, um die Kaskade der Transformation der ddd-Teilchen in uuu-Baryonen zu begünstigen, so dass sich bei einem Blitz keine u-Quark Analoga und keine Protonen bilden können.

Zwar wurde von einer Forschergruppe um Enoto gezeigt, dass durch eine Photodesintegration des Stickstoffs in der Luft und Umwandlung in N-13 vermutlich Neutronen nach Blitzen entstehen können, dadurch dass die Forscher Positronen Reaktionen mit Materie nachweisen konnten und das instabile N-13 bekanntlich eine ß+ Emission zur Foge hat, doch insbesondere die hochenergetischen Neutronen von bis zu 10 MeV, die im Labor beobachtet wurden, lassen darauf schließen, dass die von der Forschergruppe beobachteten Positronen auch auf einem anderen Weg entstehen können, nämlich dadurch, dass sich die stabilen O-18-Atome in der Luft durch Beschuss von (aus Gammastrahlenteilchen hervorgegangen) hochenergetischen Neutronen in 18-Fluor umwandeln, die dann durch ß+ Emission Positronen emittieren. Oder die Positronen entstehen direkt aus der Gammastrahlung im Blitz. Zudem erklärt die Bildung von Isotopen nicht, wie dadurch die im Labor beobachtete Röntgenstrahlung  entstanden ist, die im Falle einer  Neutronenemission immer vorhanden war. Auch die Entstehung von C-14 Isotopen durch Blitze wurde von einer anderen Gruppe vermutet. All diese Vermutungen sind auch umstritten. Trifft die Weltraumstrahlung auf die Atmosphäre, erzeugt sie einen Schauer geladener Teilchen, von denen jedes einen sogenannten „Ionisationskanal“ in der Luft bildet, der elektrischen Strom leitet. Diese Kanäle wiederum können in einer Gewitterfront Blitze auslösen. Die hohe Energie der geladenen Teilchen im kosmischen Schauer erzeugt gleichzeitig viel energiereichere Gammastrahlen als die von einer Gewitterfront erzeugten. Die Gammastrahlen der kosmischen Schauer können daher viel leichter Kernreaktionen auslösen, bei denen Isotope entsteht, deren Spuren die Forscher in Japan dann registriert haben. Die wenigen von den Blitzen über Gammastrahlen erzeugten radioaktiven Isotope sollten demnach kaum eine Rolle spielen. Weitere Untersuchungen müssten nun zeigen, so Enoto und seine Kollegen, welche Isotope bei Gewittern genau entstehen können. Man könnte auch zur weiteren Klärung Blitze im Labor herstellen und die Anzahl der entstandenen Neutronen mit der Anzahl der entstandenen Isotopen in der Luft vergleichen. 

Ein weiterer Beweis ist dass in der Umgebung von Supernovae häufig neue Sterne entstehen. Dies könnte auch darauf hindeuten, dass durch die emittierte Gammastrahlung oder thermische Strahlung Neutronen und Protonen entstehen, deren Bildung zu der Entstehung von Sternen mit ihrem spezifischen Wasserstoff/Heliumgehalt führt. Als Beispiel hierfür war die letzte kurze, aktive Phase der Milchstraße, in denen 5% aller Sterne der Milchstraße entstanden sind, auch von mehr als hunderttausend Supernova-Explosionen geprägt. In der Frühzeit des Universums könnten die Explosionen einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Sternen und Galaxien geleistet haben. Das würde aber bedeuten, dass nicht alle der heute existierenden Nukleonen aus dem Urknall entstammen.

Thermodynamische Resilienz

Im Universum gibt es nicht nur Entropie, es gibt auch thermodynamische Resilienz, wie wir sie schließlich nannten. Thermodynamische Resilienz wird definiert als Streben nach dem bestmöglichen Ausgleich, der nach einer Entropiezunahme am besten dem ursprünglichen Zustand entspricht oder nahekommt (ohne ihn ganz wiederherstellen zu können oder um ihn zu einem späteren Zeitpunkt wiederherzustellen), oder der einen neuen, energetisch günstigen (bei instabilen Prozessen sogar günstigeren) Zustand herstellt. Vergleichsweise spricht man in der Thermodynamik bei solchen Prozessen von einem Suchen nach einem neuen thermodynamischen Gleichgewicht. Dies beschreibt die Resilienz aber nur unpräzise. Durch Resilienz können auch z.B. neue, universelle Ausgleichsmechanismen entstehen, um Energieänderungen entgegen zu wirken. So hat im Urknall beispielsweise der kollisionsbedingte Zerfall von Neutronen, bei der die Quarkbindung aufgebrochen wurde, dazu geführt, dass das emittierte  Austauschteilchen nach Erhalten einer korrespondieren elektrischen Ladung versucht hat zu verhindern, dass Energie aus dem Neutron verloren geht. Dass diese Ladung eine Anziehungskraft zwischen dem emittierten Austauschteilchen und Proton hervorruft und die Coulomb Grundkraft erschaffen hat, zeigt sich dadurch, dass die Energiedifferenz zwischen d- und u-Quark (Restenergie) dividiert durch 3/2 exakt gleich der Coulombenergie in einem Abstand von einem Neutronenradius ist (3/2 resultiert aus der Gleichung ∆E=3/2kT, Ec=kT). Resilienz geht aber noch weit darüber hinaus. Die negativ geladenen Elektronen, die aus diesem Prozess entstanden sind, haben sich 380.000 Jahre später wieder an die Protonen angelagert, so dass dieser Zustand dem ursprünglichen Zustand (dem Neutron) am nähesten kommt. Resilienz hat zusammen mit der Entropie die Fähigkeit, höhere Komplexität und höhere (Lebens- und) Materieformen zu erschaffen. Am Beispiel des ß(+) Zerfall von N-13 zu C-13 kann man erkennen, das selbst irreversible Prozesse, bei denen Entropie entsteht, unter Umständen, die diese Entropiezunahme wieder aufheben kann, reversibel sein können. In diesem Beispiel kommt es zu einer Umwandlung eines Protons in ein Neutron, also in eine für den Kern günstigere Situation, da das überschüssige, geladene Proton im Kern zu einer Coulomb Abstoßungsreaktion führt. Diese Coulombenergie akkumuliert im Kern, bis sie die Quarkbindung im Proton aufbrechen kann, das sich durch einen reversen Prozess (eines eigentlich irreversiblen Vorgangs, des ß(-) Zerfalls) in ein Neutron umwandelt und somit die Abstoßung im Kern vermindert. Entropiezunahme im Universum geschieht aufgrund der Resilienz nur sehr langsam, sonst wäre das Universum gleich nach dem Urknall kollabiert oder verpufft. Die Resilienz ist daher die mögliche Antwort auf eine Entropiezunahme und bleibt möglichst konstant und hoch. Die Resilienz lässt auf ein zyklisches Universum schließen, wobei sich im kollabierenden Universum der Zeitpfeil vielleicht umkehrt, die Entropie wieder abnimmt und die Resilienz entsprechend zunimmt. Ein zyklisches Universum spricht nicht gegen die aller erste Erzeugung eines ersten Universums durch elektromagnetische Strahlung, ohne die die Entstehung der Quarks auch in einem zyklischen Universum nicht ohne Weiteres erklärbar wäre. Die Resilienzmechanismen können sich im Laufe des zyklischen Geschehens verfeinern, Naturkonstanten und Grundkräfte bleiben in etwa gleich. Resilienz ist ein Grundprinzip des Universums, vergleichbar mit der Geschwindigkeitsgrenze der Lichtgeschwindigkeit, ohne sie wäre das Leben auf der Erde schon längst erloschen, ohne sie gäbe es keine Galaxien und keine Sternneubildungen. Während die Entropiezunahme auf dem Prinzips der Diversibilität im Universum beruht, liegt der thermodynamischen Resilienz das Prinzip der Reaktion auf Entropiezunahme innerhalb einer kosmosystemischen Resilienz und einer erweiterten Energie-/Zustandserhaltung zugrunde. Actio gleich Reactio ist ein hierzu passender Spruch. Am besten erklären kann man das Zustandekommen der Resilienz durch eine übergeordnete Ordnung im Sinne einer Ganzheit und Einheit, die dem Universum zugrundeliegt, evt. mit dem Beisteuern einer höheren Dimension/Zivilisation/ Gott.

Welche Urknall Theorie ist die richtigste?

Es gibt derzeit zwei Theorien, die sowohl die Homogenität des Universums wie auch die Temperaturschwankungen in der kosmischen Hintergrundstrahlung (im groben) erklären können: die Inflationstheorie und das zyklische Universum. Beide können von der Nova Theorie widerlegt werden: 1) Die fehlende dunkle Materie in frühen Galaxien, wie neuere Studien zeigen, lässt darauf schließen, dass wir im ersten Universum nach dem Urknall leben, sonst wäre auch in frühen Galaxien dunkle Materie vorhanden. Dunkle Materie (bestehend aus Gravitonen) hat sich laut der Nova Theorie nach Auflösung der endlichen Gravitation im expandierenden Universum gebildet. Würden wir zum Beispiel in dem 2. zyklischen Universum leben, wäre dunkle Materie auch in frühen Galaxien vorhanden, außer das kollabierende erste Universum hätte in einem Endprall alles an Materie ausgelöscht, auch die winzig kleinen Teilchen der dunklen Materie (die kleiner als Quarks sind). Auch wenn der Endprall in einem Super schwarzen Loch enden würde, könnten Gravitonen dem schwarzen Loch noch entkommen und wären in dem neuen Universum als dunkle Energie vorhanden. 
2) Quarks und Antiquarks wären nicht, wie schon oben für die Lemaitre Urknalltheorie beschrieben, bei 10^25 K alle auf einmal sondern bei einer sehr viel niedriger Temperatur von 10^10 - 10^11 K in einem repetitiven Vorgang entstanden. Von Prof. Leibundgut, Astrophysiker stammt der Satz: "Das Universum ist entstanden in einer sehr, sehr heißen Phase. Und da ist die Energie der einzelnen Teilchen so groß, dass alles Strahlung ist." Dies deckt sich mit der Vorstellung, dass Quarks im Urknall aus einer elektromagnetischen Gammastrahlung oder einer Energiedichte hervorgegangen sind. Die Erzeugung von -4/3 und +4/3 geladenen Leptoquarks aus einer Strahlung heraus wurde bereits in der Vergangenheit postuliert. Da das +4/3 Leptoquark in 2 u-Quarks oder einem Anti-d und einem Positron und das -4/3 Leptoquark in ein d-Quark und ein Elektron oder in 2 d-Quarks und einem Anti u-Quark zerfällt, müssten aus dieser Konstellation hauptsächlich Protonen und auch Mesonen mit Antiquarks hervorgehen, beobachtet wurde allerdings das Verhältnis Protonen zu Neutronen von 1:1. Dabei wäre dieses geladene Leptoquark deutlich leichter als von der GUT Theorie vorhergesagt und würde nur in etwa 10-100 MeV betragen. Ein (+/-)4/3 geladenes Teilchen wurde aber noch nie beobachtet, vielleicht auch nur deswegen nicht, weil es zu schnell in Pione zerfällt. 

Der Nachweis eines Quark-Gluonen-Plasmas oberhalb einer Temperatur von 10^11 K gilt als Beweis für die Annahme der repetitiven Erzeugung von Quarks im Urknall, dadurch dass bei Bleiionenkollisionen in CERN eine übergroße Anzahl von Quarks entstanden sind. Dieser repetitive Mechanismus (mv2=kBT) erzeugt ständig neue Teilchen, bei Bleikollisionen sind es geladene Quarks und Antiquarks, die zudem eine Farbladung haben, da in dem Plasma zum einen Wärmestrahlung entsteht, die zu einer Emission von Quark-Antiquarks führt, zum anderen weil die geladenen Teilchen eine stetigen Änderung der vorhandenen Coulombkräften in dem Plasma bewirkt. Würde die Kollisionsenergie unterhalb von 10^10 K (unterhalb der Schwelle bei der Elektronen-Positronenpaare erzeugt werden) liegen und die Teilchen nach ihrer Erzeugung nicht entweichen können, würde dies zu einer Photonendominanz und aufgrund der Schwarzkörperstrahlung (Wärmestrahlung) zu einer Emission von Gammaphotonen mit stetig wachsender Anzahl führen, wie es im Urknall der Fall war. Dieser Entstehungsmechanismus der Photonen (Quarks) im Urknall mit Teilchenvermehrung aufgrund stetiger Energieemission in Form von Photonenteilchen ist identisch zu der Quarkentstehung/-vermehrung im Quark-Gluonenplasma bei Schwermetallkollisionen in Teilchenbeschleuniger. Da es im Urknall initial noch keine Elektronen oder Quarks gab, wurden bei der vorhandenen Energiedichte (10^10-10^11 K) Photonen der Energie und Masse von Quarks gebildet. Die zunehmende Anzahl der gebildeten Photonen ließ die Gesamtenergie anwachsen, dabei hat sich jedoch die Temperatur nicht verändert (hf=mc2=kBT) und dementsprechend blieb auch die Frequenz der gebildeten Quarks völlig konstant, was als Beweis dafür gelten kann, dass  initial nur eine Quarksorte im Urknall gebildet wurd. 

(1) Ultrafast imaging of tissue ablation by a XeCl excimer laser in saline. Melissa B. Blau  former M.B. Preisack, Walter Neu, Ralf Nyga, Manfred Wehrmann, Karl K. Haase, Karl R. Karsch. Lasers in Surgery and Medicine. https://doi.org/10.1002/lsm.1900120511

[2] Melissa Blau. Und sie drehen sich doch. pc-Verlag. first edition. 

Quelle: Science Advance.