SPIEGEL_2015_42

Wo Neutrinos entstehen ...
beim Beschuss von Zielen
mit Protonen durch Teilchenbeschleuniger
und beim
Zerfall von Elementen in
Kernreaktoren
bei Emissionen sogenannter Geoneutrinos
aus dem Erdinnern
als Nebenprodukt der Wasserstofffusion
in der Sonne
Große Teile der Energie einer
Supernova werden in Form
von Neutrinos abgestrahlt.
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Neutrinodetektor Super-Kamiokande in Japan
...und wo man ihnen auf die Spur kommt*
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1. Double Chooz,
Chooz, Frankreich,
Neutrinos aus Kernkraftwerken
2. Super-Kamiokande,
Kamioka, Japan,
Neutrinos z. B. aus Teilchenbeschleunigern
3. Borexino,
Gran Sasso, Italien,
u. a. für Geoneutrinos
4. SNO+ (im Bau),
Sudbury, Kanada,
z. B. für solare Neutrinos
5. IceCube,
Südpol,
Neutrinos u. a. aus Supernoven
*Auswahl von Experimenten
delerregend hohen Energie von 2600 TeV
ins Netz gegangen. Das ist rund 200-mal
so viel wie die Wucht, mit der die Teilchen
im Beschleuniger am Cern ineinanderkrachen.
Jetzt rätseln die Physiker, welcher
kosmische Prozess ein solches Supergeschoss
hervorgebracht haben mag.
Auch am anderen Ende der Energieskala
warten Herausforderungen. Besonders
über den sogenannten Neutrinohintergrund
grübeln die Forscher. Denn es gilt
als gesichert, dass das Universum unmittelbar
nach seiner Entstehung voll von
Neutrinos war. Im Prinzip müssten diese
Relikte des Urknalls noch heute das Weltall
durchschwirren. Allerdings sind sie im
Laufe der Jahrmilliarden so weit abgekühlt,
dass sie kaum mehr aufzuspüren
sein dürften. So gering ist die Energie dieses
Neutrinohintergrunds, dass selbst sehr
optimistische Forscher wenig Hoffnung haben,
ihn in absehbarer Zukunft sichtbar
machen zu können.
Doch Physiker sind findig. Und so haben
sie einen Weg entdeckt, wenn schon nicht
die Teilchen selbst, so doch wenigstens
deren Wirkung nachzuweisen. Der europäische
Planck-Satellit hat mit großer
Präzision die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung
vermessen, die den gesamten
Weltraum erfüllt. Und in diesem Nachhall
des Urknalls haben die allgegenwärtigen
Geisterteilchen Spuren hinterlassen.
Es ist allerdings nicht leicht, diese zu
deuten. Die Planck-Forscher mussten dazu
ihre Messdaten in Modelle zur Beschreibung
des Urknalls einspeisen, allerlei Annahmen
machen, und dann mussten sie
rechnen. Am Ende stand ein handfester
Wert für das, was die Nobelpreisträger Kajita
und McDonald einst nachgewiesen haben:
die Neutrinomasse. Das Gewicht eines
Neutrinos, so das Fazit der Planck-
Analyse, ist kleiner als ein Viermillionstel
der Elektronenmasse.
So winzig dieser Wert, so groß ist seine
Bedeutung. Denn eine Neutrinomasse, so
klein auch immer sie sein mag, ist in den
Formeln der Physik nicht vorgesehen. In
jahrzehntelanger Tüftelarbeit haben die
Forscher einen Satz von Gleichungen zusammengestellt,
der sämtliche Phänomene
der Teilchenwelt präzise beschreibt. Alles,
was Elementarteilchen-Physiker beobachten,
ist in diesem „Standardmodell“ enthalten.
Auch das kürzlich entdeckte Higgsteilchen
macht keine Ausnahme. Nur eines
ist diesem Modell zufolge verboten: dass
Neutrinos eine Masse tragen.
Die Physiker indes verdrießt dieser Regelverstoß
wenig. Im Gegenteil: Nichts
wünschen sie sich mehr als Experimente,
die bekannte Naturgesetze verletzen.
Denn dann können sich die Forscher
daran machen, diese durch neue zu ersetzen.
Johann Grolle
Mail: johann_grolle@spiegel.de
DER SPIEGEL 42 / 2015
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