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Teilchenphysik: Keine sterilen Neutrinos im ewigen Eis

Seit Langem träumen Physiker von einer vierten, kaum nachweisbaren Art der Geisterteilchen. Doch nun gerät die Theorie ins Wanken.
IceCubeLaden...

Seit vielen Jahren diskutieren Teilchenphysiker über eine spektakuläre wie spekulative Erweiterung ihres Weltbildes: Neben den drei bekannten Ausprägungen des Neutrinos könnte es noch eine vierte, bisher unentdeckte Variante geben. Diese »sterilen« Neutrinos würden jedoch nicht mit Atomkernen interagieren – und wären daher noch viel schwieriger nachzuweisen als gewöhnliche Neutrinos, die größtenteils einfach durch Materie hindurchflitzen.

Die sterile Variante der Geisterteilchen könnte man daher nur auf Umwegen nachweisen, glauben Forscher. Etwa wenn die anderen Arten manchmal einfach verschwinden. Dies würde man erwarten, da Neutrinos per Definition ständig zwischen den verschiedenen Varianten der Teilchenfamilie hin und her wechseln, wie Physiker vor 20 Jahren überrascht festgestellt haben.

Tatsächlich deuten die Messdaten mancher Detektoren auf die Existenz steriler Neutrinos hin – so sehen es zumindest die Befürworter der superscheuen Variante. Mit Spannung haben sie daher auf einen großen Datensatz des weltgrößten Neutrinoexperiments gewartet: Das Südpol-Observatorium IceCube weist Teilchen nach, die bei der Begegnung zwischen Neutrinos aus dem Weltall und Atomkernen im ewigen Eis der Antarktis entstanden sind.

Sollte es sterile Neutrinos geben, müssten IceCube weniger Neutrinos aus Richtung der Erdkugel erreichen, da die dort geballte Materie besonders viele Oszillationen zwischen den einzelnen Arten auslösen sollte. Doch zwischen 2011 und 2019 sind in IceCube keine entsprechenden Hinweise aufgetaucht, berichten die beteiligten Forscher nun in einer Vorabveröffentlichung.

Für Fans der sterilen Teilchen ist das zweifellos ein Rückschlag. Doch ein wenig Hoffnung bleibt ihnen noch: In den nächsten Jahren sollen mehrere spezialisierte Detektoren, die im Umfeld von Teilchenbeschleunigern betrieben werden, weitere Daten sammeln – und so manche der noch verbleibenden Schlupflöcher absuchen.

24/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 24/2020

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