Teilchenphysiker experimentieren mit geheimnisvollen Neutrinos


Neutrinos spielen in der Entstehungsgeschichte unseres Universums eine wichtige Rolle. Sie sind wahrscheinlich mit verantwortlich für die heute beobachtete Asymmetrie von Materie und Antimaterie im Weltall. Neutrinos kommen heute in drei Typen vor, die wahrscheinlich nur unterschiedliche Ausprägungen des gleichen Teilchens sind. Das zu beweisen, ist Aufgabe eines internationalen Großprojekts des CERN und des Gran Sasso National Laboratory.

Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:

- Projekt-Homepage von OPERA – Link
- Homepage des Gran Sasso National Laboratory – Link
- Homepage des CERN zum Projekt CNGS – Link
- Vortrag von Dario Autiero anlässlich der Veröffentlichung zur Geschwindigkeit der Neutrinos am 23. September 2011 – Link

Mehr zum Inhalt des Videos:

Neutrinos können aufgrund ihrer extrem kleinen Masse und der minimalen Wechselwirkung mit Materie fast alles durchdringen. Daher ist ihre Beobachtung sehr aufwändig. Aber wenn Neutrinos eine auch noch so winzige Masse besitzen, dann muss die Oszillation ihrer drei möglichen Zustände durch unterschiedliche Zerfallsprozesse indirekt zu beobachten sein. Rund 170 Teilchenphysiker mehrerer internationaler Institutionen arbeiten seit 2007 an der Klärung dieser Frage.

Im CERN wird ein reiner Myon-Neutrino-Strom erzeugt, der auf die 730 km lange Reise durch die Erdkruste zum Gran-Sasso-Laboratorium in Italien geschickt wird. Tief in den Bergen des Gran-Sasso-Massivs befindet sich das Forschungslabor mit dem gewaltigen OPERA-Detektor – für „Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus“. Von den Milliarden Neutrinos, die an jedem Versuchstag im CERN ihre weite Reise in das Labor von Gran Sasso antreten, verändern sich schätzungsweise nur etwa 15 Teilchen. Diese aus der Flut des gepulsten Stromes von Milliarden Teilchen heraus zu filtern, ist die große Kunst der Wissenschaft. 2010 wurde der Öffentlichkeit der erste Nachweis eines Tau-Neutrinos im OPERA-Detektor präsentiert. Damit hat sich die These erhärtet, dass die drei Neutrinos – nämlich das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tau-Neutrino – nur unterschiedliche Zustände ein und des selben Teilchens sind.

Am 23. September 2011 kam es zu einer sensationellen Veröffentlichung, die eigentlich nur ein Nebenprodukt dieser Forschungen war: Einige der beobachteten Neutrinos sollen auf ihrem Weg die magische Grenze der Lichtgeschwindigkeit überschritten haben. Die Messung ergab, dass die Teilchen auf der Strecke 60 Nanosekunden schneller als das Licht sind. Ein Messfehler? Oder reale Beobachtung? Die Wissenschaftler des Projektes sind über die Beobachtung selbst mehr als erstaunt, halten sie jedoch für valide – und können sie nicht wirklich erklären. Sollte die Messung richtig sein, dann wäre ein zentraler Grundpfeiler der modernen Physik eingestürzt – mit wahrhaft unüberschaubaren Folgen für unser Modell der Wirklichkeit. Entsprechend heftige Reaktionen hat die Entdeckung in der Physikerwelt ausgelöst.

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