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Großprojekt: Den Neutrinos auf der Spur

Eine Teilchenschleuder soll die flüchtigen Partikel erzeugen und quer durch die USA zu einem riesigen Detektor schießen. Physiker erhoffen sich davon präzise Messungen der Massen der drei Neutrino­typen. Letztlich könnten sie damit sogar bei der Lösung grundlegender Rätsel hel­fen, etwa der Frage, warum nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie entstand.
NeutrinosLaden...

Während ich in einer riesigen Höhle stehe und über eine Balustrade auf eine Fülle technischer Geräte hinunterblicke, jagen durch jeden Zentimeter meines Körpers sekündlich Billionen nahezu lichtschnelle Neutrinos. Allerdings spüre ich davon nichts – die fast masselosen Teilchen durchqueren den leeren Raum zwischen meinen Atomen, ohne eine Spur zu hinterlassen. Selbst in der busgroßen Metallkiste inmitten der Höhle kollidiert nur einige Male pro Tag ein Neutrino mit einem Atom und setzt geladene Teilchen frei, von denen sich die Physiker neue Erkenntnisse erhoffen.

Der Apparat gehört zum Experiment NOvA (NuMI Off-Axis Electron Neutrino Appearance) am Fermi National Accelerator Laboratory, kurz Fermilab, in Batavia (Illinois). Ein ähnlicher, aber noch größerer Detektor befindet sich 800 Kilometer entfernt in Minnesota unter der Erde; er fängt Neutrinos auf, die das erste Gerät und die unterirdische Wegstrecke zwischen beiden Detektoren passiert haben. NOvA hält seit seiner Inbetriebnahme 2014 den Langstreckenrekord für Neutrinoexperimente, ist aber die Grundlage für etwas noch viel Gewaltigeres: DUNE, das Deep Underground Neutrino Experiment. DUNEs Ausgangspunkt ist das Fermilab-Projekt NuMI (kurz für Neutrinos at the Main Injector). Ein Beschleuniger liefert energiereiche Protonen, die beim Auftreffen auf ein Graphitstück einen intensiven Strahl von Neutrinos erzeugen. Dieser soll dann unterirdisch 1300 Kilometer von Illinois bis nach South Dakota zurücklegen. Von der um 500 Kilometer längeren Strecke erhoffen sich die Forscher deutlichere Effekte als bei NOvA ...

April 2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft April 2018

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