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Teilchenphysik: Verwandlung im Untergrund

Dass sich unterschiedliche Neutrinos ineinander umwandeln können, ist schon seit 1998 bekannt. Der direkte Nachweis solcher Oszillationen steht aber noch aus. Nun nähern sich internationale Forscherteams dem Durchbruch.
Verwandlung im Untergrund

Neutrinos haben das Zeug dazu, den Teilchenphysikern den Weg in eine "neue Physik" zu weisen. Sie besitzen Eigenschaften, die das Standardmodell der Elementarteilchenphysik nicht unmittelbar vorhersagt, und könnten Aufschluss darüber geben, warum Materie und Antimaterie im Universum so ungleich verteilt sind. Kein Wunder, dass Forscher in aller Welt die Eigenschaften der "Geisterteilchen" genau bestimmen wollen. Jüngst nun vermeldeten die Forscher des T2K-Experiments in Japan neue Ergebnisse. Wäre es dort nicht im März 2011 zu dem großen Erdbeben gekommen, hätten die Wissenschaftler sogar noch mehr Daten veröffentlichen können.

Drei Neutrinoarten existieren in der Natur: das Elektron-Neutrino, das Myon-Neutrino und das Tau-Neutrino. Dank Messungen am japanischen Super-Kamiokande-Detektor wissen wir seit 1998, dass diese Teilchen oszillieren, sich also ineinander umwandeln können. Dieser Effekt hatte jahrzehntelang für Verwirrung unter Physikern gesorgt. So kommen von den Elektron- Neutrinos, die bei Kernfusionsprozessen in der Sonne entstehen, viele als Myon-Neutrinos auf der Erde an. Die Folge: Detektoren, die nur Elektron-Neutrinos nachweisen, registrieren gemessen an theoretischen Vorhersagen zu wenige von ihnen – ein vermeintliches "solares Neutrino-Defizit", das schon seit den 1960er Jahren bekannt war. Einen analogen Effekt hatten die Super-Kamiokande-Forscher 1998 bei der Umwandlung von Myon-Neutrinos, die beim Einfall kosmischer Strahlung in die Erdatmosphäre entstehen, in Tau-Neutrinos beobachtet.

Alle drei Neutrinoarten sind ungeladen, besitzen sehr geringe Massen (einige Millionstel der Elektronenmasse oder weniger) und reagieren neben der Gravitation nur auf die schwache Wechselwirkung...

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