Kosmologie

0-10^-43s

Was in dieser Zeit passierte, ist heute noch nicht bekannt. Man geht davon aus, dass es noch keine Materie, dafür aber sehr viel und sehr große Energien gab.

nach 10^-43s

Auch hier gibt es noch keine exakten Erkenntnisse oder Theorien, da zu hohe Energien herrschten, als das man die Situtation in diesem Stadium des Universums an den Teilchenbeschleunigern bisher hätte simulieren können. In der sogenannten "Theory of Everything", kurz TOE, geht man davon aus, dass alle Kräfte noch in einer einzigen - der sogenannten "Urkraft" - vereinigt sind. Außerdem existierten schon alle heute bekannten Elementarteilchen mit einem Gleichgewicht zwischen Quarks und Leptonen sowie zwischen Materie und Antimaterie. Zusätzlich muss es aber noch weitere Teilchen gegeben haben, die zur TOE gehörten. Das Ziel der Physik ist es, diese TOE zu finden und zu bestätigen.

nach 10^-35s

Auch hier herrschten noch zu hohe Energien, so dass es bisher nicht möglich war, diesen Zeitpunkt des Universums im Teilchenbeschleuniger zu simulieren, jedoch existieren schon genauere theoretische Vorstellungen. Man geht davon aus, dass die schwache und die elektromagnetische Kraft gleich groß waren, während die Gravitationskraft für die Erzeugung und Vernichtung der Elementarteilchen unbedeutend war. Es existierten wohl schon alle heute bekannten, möglicherweise aber auch noch weitere, bisher nicht bekannten Elementarteilchen. Diese wurden aus der Energie über die Masseenergie E=mc2 gebildet. Weiter geht man davon aus, dass hier das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie entstand. Warum dies entstand, ist allerdings noch nicht zu erklären.

nach 10^-13s

Bis zu diesem Zeitpunkt sind die Teilchenbeschleuniger heute in der Lage, die Situation des frühen Universums zu simulieren. Daher weiß man genau, welche Teilchen existierten, nämlich alle Teilchen des Standardmodells, also die Elementarteilchen sowie die Austauschteilchen der 4 Kräfte. Es existierten noch keine Verbindungen zwischen Quarks, da die Energie der Teilchen noch zu hoch ist.

nach 1s

Die Teilchenenergien sind nun so niedrig, dass sich erstmals Hadronen, also Quarkverbindungen, bilden. Damit besteht zu diesem Zeitpunkt die Materie aus Leptonen und Hadronen. Man hat also Elektronen, Neutrinos, Protonen und Neutronen, es bilden sich jedoch noch keine Atomkerne oder gar Atome.

nach 3min

Die ersten Atomkerne entstehen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Wasserstoff-Kerne, also Protonen. Weiter gibt es noch Helium- und Lithium-Kerne. Andere Atomkerne entstanden zu diesem Zeitpunkt noch nicht, weil die existierenden Photonen die entstehenden Atome durch Trennung der Elektronen vom Atomkern sofort wieder zerstörten.

nach 10⁵Jahren

Erst hier bilden sich die ersten Atome, ohne direkt wieder von Photonen zerstört zu werden. Damit besteht die Materie nun aus elektrisch neutralen Bausteinen, bei denen nur noch die Schwerkraft für die weitere Verteilung im Raum verantwortlich ist.

nach 10⁹Jahren

Unter dem Einfluss der Schwerkraft, neben der elektromagnetischen Kraft eine der beiden Kräfte mit langer Reichweite, bilden sich die ersten Sterne. Diese bestehen zuerst noch aus den anfänglich existierenden Atomen, Wasserstoff und Helium. Erst in ihrem Inneren herrschen die richtigen Bedingungen, d.h. hohe Temperaturen und Materiedichten, um schwerere Atomkerne entstehen zu lassen, die dann mit mit bestehenden Elektronen die weiteren Atome des chemischen Periodensystems bildeten. Das Universum ist mittlerweile schon so kalt, dass sich erste Moleküle bilden. Nach gewissen Zeiten explodierten die Sterne, und so wurde das Material freigesetzt, aus dem sich dann später Sonnensysteme wie das unsere bilden konnten.

nach ca. 1,5_*10¹⁰Jahren

In der heutigen Zeit gibt es in unserem Universum Galaxien, in denen Planeten um Sonnen kreisen. Das Universum dehnt sich immer weiter aus. An hand der sogenannten "kosmischen Hintergrundstrahlung" ist noch ein Nachwirken des Urknalls zu erkennen, auch wenn das Universum in seinem heutigen Aussehen dem Universum zur Zeit des Urknalls bzw. kurz danach in keiner Weise mehr gleicht. Ob sich das Universum immer weiter ausbreiten wird, irgendwann eine endgültige Größe erreicht oder eines Tages seine Bewegungsrichtung umkehrt und wieder in den Ausgangszustand wie beim Urknall zurückkehrt, ist heute noch nicht klar.