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Elementarteilchen : Erfolglose Jagd nach sterilen Neutrinos

Blick ins Neutrino-Observatorium MiniBoone Bild: Fermilab

Das Standardmodell der Physik hat wieder einmal überlebt: Obwohl es Hinweise auf ominöse sterile Neutrinos gegeben hat, konnten im Fermilab von Chicago über fünf Jahre hinweg keine entdeckt werden. Es gibt also wohl doch nur die drei bekannten Arten.

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          Es gibt offenkundig nur die drei bekannten Arten von Neutrinos, die als Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos bezeichnet werden. Das ist das vorläufige Ergebnis eines Experiments, das vor fünf Jahren am Fermilab bei Chicago mit dem Ziel begonnen wurde, nach einem extrem seltenen vierten Typus zu suchen, den sterilen Neutrinos.

          Manfred Lindinger
          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Als Nachweisinstrument diente das Neutrino-Observatorium „MiniBoone“, eine zwölf Meter große Stahlkugel, deren Innenseite mit mehr als 1500 lichtempfindlichen Detektoren ausgekleidet ist. Zum Nachweis der Geisterteilchen, die man fünfhundert Meter entfernt mit einem Teilchenbeschleuniger erzeugt hatte, wurde die Stahlkugel samt den Photodetektoren mit Mineralöl gefüllt. Trafen die Neutrinos auf die Kohlenstoffatome des Öls, reagierten sie ab und zu mit den Atomkernen. Dabei entstand eine charakteristische Strahlung, die die Lichtdetektoren registrierten.

          1500 lichtempfindliche Detektoren registrieren Strahlung
          1500 lichtempfindliche Detektoren registrieren Strahlung : Bild: Fermilab

          Da Neutrinos ungeladene und überaus flüchtige Elementarteilchen sind, die nur äußerst schwach mit Materie reagieren, sind sie nur äußerst schwer nachzuweisen. Sie entstehen bei Fusionsprozessen im Inneren von Sternen, bei Supernova-Explosionen oder in der Höhenstrahlung. Sie lassen sich aber auch künstlich durch Kernreaktionen erzeugen. Neutrinos verfügen - wie man seit einigen Jahren weiß - über eine geringe Masse. Deshalb können sie sich auf ihrem Weg zu einem Observatorium ineinander umwandeln, wobei möglicherweise hin und wieder auch sterile Neutrinos entstehen, insofern sie existieren.

          In den vergangenen Jahren hat MiniBoone ausreichend künstlich erzeugte Neutrinos nachgewiesen. Darunter befanden sich allerdings keine sterile Neutrinos, wie man in Chicago kürzlich verkündet hat. Mitte der neunziger Jahre gab es erstmals Hinweise auf die Existenz steriler Neutrinos, die noch seltener mit Materie reagieren sollen als die drei bekannten Neutrinoarten. Mit dem MiniBoone-Experiment wollte man weitere Indizien finden. Das ist nicht gelungen.

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