Verwandlung von Neutrinos bestätigt
Neutrinos sind Kleinstteilchen, die sich ineinander verwandeln können. Diese besondere Eigenschaft der Teilchen wurde im «Opera»-Experiment, an dem Berner Teilchenphysiker massgeblich beteiligt sind, nun zum vierten Mal und damit eindeutig beobachtet.
Sie sind von so kleiner Masse, dass sie fast ohne Widerstand den Erdball durchqueren können: Neutrinos. Die Spuren der winzigen Elementarteilchen sind kaum aufzuspüren, da sie ungeladen sind und daher praktisch nicht mit ihrer Umgebung interagieren. Teilchenphysiker interessieren sich besonders für sie, da sie in drei Typen vorkommen, die sich ineinander verwandeln können. Die Umwandlung eines Müon- in ein Tau-Neutrino wurde erstmals 2010 beobachtet. Nun haben die Forschenden des «Opera»-Experiments eine vierte solche Beobachtung vermeldet.
«Mit dieser Entdeckung haben wir die Verwandlung von Neutrinos nun eindeutig belegt», freut sich Antonio Ereditato, Professor für Hochenergiephysik an der Universität Bern und früherer Leiter von «Opera». Die statistische Signifikanz ist hoch: Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kombination von anderen Faktoren zur Beobachtung geführt habe und diese damit ein «Fake» sei, beträgt laut Ereditato 1 zu 100'000.
Der Neutrino-Detektor im Untergrund-Labor in Gran Sasso. (Bild: Opera)
Neutrinos werden 731 Kilometer durch die Erde geschickt
Die Forschungsgruppe um Ereditato, die am Albert Einstein Center for Fundamental Physics der Universität Bern angesiedelt ist, spielt eine Schlüsselrolle in der internationalen «Opera»-Kollaboration und ist stark in die Analyse der neu präsentierten Daten involviert.
Das «Opera»-Experiment ist im Gran Sasso-Massiv bei Rom stationiert. Vom Cern in Genf aus werden mit einem Teilchenbeschleuniger Neutrinos über die Strecke von 731 Kilometern durch die Erdkruste nach Gran Sasso geschickt. Dort weist der Neutrino-Detektor die Spuren von geladenen Teilchen nach, die bei der Neutrino-Reaktion entstehen. Die Filmplatten im Detektor werden an computergesteuerten Mikroskopen an der Uni Bern ausgewertet.
Die Beweise für die sogenannte Neutrino-Oszillation stellt die Welt der Physik auf den Kopf, da das heute geltende Standard-Modell diese Umwandlungen nicht vorsieht. Es geht nämlich davon aus, dass Neutrinos keine Masse haben. Die entdeckten Umwandlungen setzen aber eine gewisse Masse der Teilchen voraus. Somit ist es möglich, dass das Standard-Modell bald ausgebaut werden muss.