Nicht einmal Neutrinos sind unsterblich. Diese Erkenntnis hat jetzt eine Gruppe von Physikern bestätigt, die am Südpol das Neutrino-Observatorium IceCube betreibt. Die Wissenschaftler haben gemessen, wie viele der Geisterteilchen aus den Tiefen des Weltalls das Eis der Antarktis treffen, und aus welcher Richtung die Partikel jeweils kamen. Dabei zeigte sich, dass die Erdkugel erstaunlich effizient darin ist, den flüchtigen Partikeln den Garaus zu machen – für Neutrinos oberhalb einer gewissen Energieschwelle wirkte die Erde wie eine fast undurchdringbare Barriere, berichten die Forscher in "Nature".

Das ist insofern überraschend, als dass Neutrinos gewissermaßen als die Ewigen des Mikrokosmos gelten. Einmal auf den Weg gebracht, lassen sich die ladungsfreien und beinahe masselosen Partikel, die fast mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, praktisch nicht mehr aufhalten. Wer sie beispielsweise mit Blei stoppen will, muss ihnen einen Klotz mit einer Kantenlänge von einem Lichtjahr in den Weg stellen. Aber selbst dann fliegt noch ungefähr die Hälfte der Teilchen weiter geradeaus – und tut dies vermutlich bis ans Ende aller Zeit.

Erde als Neutrino-Detektor
© IceCube Collaboration
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernErde als Neutrino-Schutzschild
Die Forscher der IceCube-Kollaboration messen am Südpol Neutrinos, die aus dem Weltall kommen. Müssen die flüchtigen Partikel auf dem Weg zum Detektor die Erde durchdringen, bleibt ein Teil von ihnen an irdischer Materie hängen.

Auch im Eis der Antarktis verenden Neutrinos nur selten. Bloß ein Bruchteil der Geisterteilchen trifft dort auf ein Proton oder Neutron in einem Atomkern, wobei sich die Partikel in einer Kernreaktion in geladene Teilchen umwandeln. Diese senden bei ihrem Weg durchs Eis Lichtblitze aus, auf die in Bohrlöchern versenkte Detektoren von IceCube anspringen.

Seit Längerem vermuten Physiker, dass manche Neutrinos häufiger an irdischer Materie hängen bleiben als andere. Messungen an Teilchenbeschleunigern deuten darauf hin, dass die Partikel umso öfter mit Atomkernen kollidieren, desto mehr Energie sie huckepack tragen. Bisher war dieser Zusammenhang aber nur bis zu einer Energie von 0,37 Teraelektronenvolt (TeV) vermessen worden.

Im Weltall schwirren allerdings noch viel energiereichere Neutrinos umher. Sie kommen vor allem von außerhalb unseres Sonnensystems. Ab einer Energie von mehr als 40 TeV können nur noch wenige der Partikel die Erde durchdringen, berichten nun die IceCube-Forscher auf Basis von Daten, die sie in den Jahren 2009 und 2010 gesammelt haben. Für alle anderen Geisterteilchen endet die Reise irgendwo tief unter unseren Füßen.

Das Ergebnis ist eine Bestätigung der Gleichungen des Standardmodells der Teilchenphysik, die einen Anstieg der Absorptionsrate durch Materie in diesem Maß vorhergesagt hatten. Einige Forscher dürften hingegen enttäuscht sein: So prognostizierten manche Erweiterungen des physikalischen Weltmodells, dass die Erde hochenergetische Neutrinos noch viel häufiger vernichtet.