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Teilchenphysik: Sonnenfusion in Echtzeit beobachtet

Häufig gleicht die Teilchenphysik der Suche nach der Nadel im Heuhaufen. So auch bei der Jagd nach Neutrinos, die aufgrund ihrer geringen Masse und elektrischen Neutralität nur schwer aufzuspüren sind. Die Geisterpartikel entstehen unter anderem bei Kernprozessen in unserer Sonne und prasseln Minuten später auf die Erde nieder. Mit den energiereicheren Exemplaren ab fünf Megaelektronenvolt taten sich die Detektoren seit jeher leichter, sodass sich diese mittlerweile sogar in Echtzeit beobachten lassen, etwa am japanischen Superkamiokande oder dem kanadischen Sudbury Neutrino Observatory. Sie machen allerdings nur 0,01 Prozent des solaren Neutrinoflusses aus. Neutrinos niedriger Energien wurden bislang nur über die Zeit gemittelt vermessen.

Das jüngst in Betrieb gegangene Borexino-Experiment im italienischen Untergrundlabor Gran Sasso hat nun die Nachweisgrenze für die Echtzeitbeobachtung auf 200 Kiloelektronenvolt hinuntergeschraubt. Hier werden Neutrinos in rund 300 Tonnen eines flüssigen Detektormaterials einen Kilometer unter der Erdoberfläche eingefangen. Weil diese Teilchen, anders als elektromagnetische Wellen, ungehindert vom Ort ihrer Entstehung bis zur Sonnenoberfläche gelangen, ermöglichen sie die direkte Untersuchung der Fusionsvorgänge im Sonnenkern.

Der erste Blick der europäisch-russisch- amerikanischen Borexino-Kollaboration galt Neutrinos mit einer Energie von 0,862 Megaelektronenvolt. Diese sind besonders geeignet, um das derzeitige Standardsonnenmodell zu überprüfen und um Hinweise auf Phänomene jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik zu geben. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse bestätigten die Erwartungen; spannend wird es, sobald die ersten Abweichungen entdeckt werden.

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