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Physik: Die Vermessung der Leichtigkeit

Neutrinos sind die leichtesten bekannten Elementarteilchen. Nun gibt ein Karlsruher Experiment Aufschluss über ihre Masse.

In manchen Situationen wirken selbst Quarks ziemlich schwer. Die Grundbausteine von Atomkernen bringen höchstens 10-30 Kilogramm auf die Waage, das Billiardstel eines billiardstel Kilogramms. Doch vergleicht man sie mit Neutrinos, den mysteriösesten unter den bekannten Elementarteilchen, wirken Quarks so, als hätten sie ein Gewichtsproblem. Denn nach allem, was Physiker bisher wissen, sind Neutrinos nochmals millionenfach leichter.

Doch wie schwer sind sie genau? Die Sonne und andere Strahlungsquellen im Weltall stoßen die Teilchen zwar in gigantischer Anzahl aus; durch jeden Quadratzentimeter auf der Erde flitzen zu jeder Sekunde zig Milliarden Neutrinos. Die beinahe lichtschnellen Teilchen interagieren aber fast nicht mit gewöhnlicher Materie und fliegen einfach so hindurch – man kann sie also nicht einfach einfangen und auf eine Waage legen …

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Sterne und Weltraum – Highlights am Himmel: Die spektakulärsten Ereignisse des Jahres 2026

In dieser Ausgabe von »Sterne und Weltraum« haben wir wieder die spannendsten Beobachtungshighlights des kommenden Jahres für Sie zusammengestellt. Außerdem: Warum die Entstehung neutronenarmer Kerne im Sonnensystem Rätsel aufgibt und welcher neu entdeckte kernphysikalische Prozess die Lösung sein könnte. Wir zeigen, welche Störeffekte die Jagd nach Exoplaneten erschweren, und werfen einen Blick auf Earendel – den vermeintlich ältesten Stern des Universums, der sich vielleicht doch als Sternhaufen entpuppt. Jubiläum: Die Geschichte der traditionsreichen Sternwarte Sonneberg in Thüringen, die im Dezember 2025 ihr 100-jähriges Bestehen feiert.

Spektrum Kompakt – Teilchenphysik

Die theoretischen Methoden der Teilchenphysik können nicht mehr mit den experimentellen mithalten, obwohl die meisten Gleichungen prinzipiell bekannt sind. Aber viele Fragen sind noch offen: Wie genau sollte das Pfadintegral benutzt werden? Und warum lassen sich Quarks nie einzeln beobachten?

Spektrum Kompakt – Rätsel der Teilchenphysik

Das Standardmodell sollte das Universum erklären, doch manche Fragen bleiben offen. Um Antworten zu erhalten, werden aufwändige Untersuchungen durchgeführt: zu der Masse von Neutrinos, dem Rätsel der Dunklen Materie und warum sich Materie über Antimaterie durchsetzte.

  • Quellen

Aker, M. et al. (KATRIN Collaboration): Improved upper limit on the neutrino mass from a direct kinematic method by KATRIN. Physical Review Letters 123, 221802, 2019

Loureiro, A. et al.: Upper bound of neutrino masses from combined cosmological observations and particle physics experiments. Physical Review Letters 123, 081301, 2019

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