RWTH-Physiker haben Neutrinos im Visier

Vor 80 Jahren postulierte der Physiker Wolfgang Pauli die Existenz eines neuen Elementarteilchens, des Neutrinos. Er schrieb, er sei „auf einen verzweifelten Ausweg verfallen … nämlich die Möglichkeit, es könnten elektrisch neutrale Teilchen … in den Kernen existieren“. Nach seiner Emigration in die USA begann Pauli diese Hypothese zu bereuen. Doch hier kann die moderne Physik Pauli beruhigen: Mit immer größeren Teilchendetektoren ist es gelungen die scheinbar nicht nachweisbaren Teilchen zu identifizieren.

Einer dieser Teilchendetektoren ist Super-Kamiokande im Westen Japans. Super-Kamiokande ist ein Wassertank mit einem Durchmesser von 39 Metern und einer Höhe von 41 Metern. Er steht in einer Zink-Mine, tief unter einem Berg. Wird ein Neutrino im Wassertank eingefangen, strahlt dieses in charakteristischer Weise Licht ab, das von rund 11.000 Fotosensoren an den Wänden des Tanks nachgewiesen wird.

Forscher aus Japan und elf weiteren Ländern – darunter Wissenschaftler vom III. Physikalischen Institut der RWTH Aachen – richteten einen künstlichen Neutrinostrahl auf den Detektor. Dieser begann seine 295 km langen „Reise“ durch die Erde an der Ostküste Japans WARUM? Das erste Ergebnis der Messungen wurde aktuell veröffentlicht: Ein kleiner Teil der Neutrinos ändert seine Identität auf dem Weg von der Erzeugung bis zur Messung! Es gibt drei Arten von Neutrinos: Elektron, Myon und Tauon. Erzeugt wird ein Strahl vom Typ Myon. Neben vielen Myon-Neutrinos konnten erstmals auch Elektron-Neutrinos im Detektor nachgewiesen werden. Damit kann das Bild vervollständigt werden, das sich die Teilchenphysiker von den Neutrinos machen.

Der Betrieb des Neutrinostrahls begann 2010 und wurde am 11. März 2011 durch die Naturkatastrophen in Japan jäh unterbrochen. Das jetzt veröffentlichte Ergebnis basiert auf Messungen vor der Katastrophe. Durch das Erdbeben wurde unter anderem die Stromversorgung beschädigt. Die Forscher hoffen auf eine zügige Reparatur und eine Wiederinbetriebnahme gegen Ende des Jahres.

Sie wollen die beobachtete Umwandlung von Myon-Neutrinos in Elektron-Neutrinos im Detail untersuchen. Vielleicht, so hoffen sie, liegt hier die Erklärung, warum bei Vernichtung der Antimaterie im Universum Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall nicht auch die Materie, aus der wir heute bestehen, vollständig ausgelöscht wurde.

Weitere Informationen:
Lehrstuhl für Experimentalphysik IIIB
Priv.-Doz. Dr. Stefan Roth
Tel.: 0241 80-27296
E-Mail: roth@physik.rwth-aachen.de
Prof. Dr. Achim Stahl
Tel.: 0241 80-27301
E-Mail: stahl@physik.rwth-aachen.de