Sterile Neutrinos adé?
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Sterile Neutrinos scheiden nun als Kandidaten für die Dunkle Materie aus, die hier leuchtend blau diesen fünf Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen im Sternbild Fische umgibt. Da die rätselhafte Substanz unsichtbar ist, wurde ihre Verteilung am Computer errechnet und über die Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops gelegt. Bild: dpa
Gibt es eine vierte, bislang unbekannte Art von Geisterteilchen? Falls ja, würde das einige Rätsel der Physik lösen. Doch im Experiment lassen sich diese „sterilen“ Neutrinos nicht nachweisen.
Existiert neben den drei bekannten Neutrinosorten noch eine vierte, bislang unbekannte Art? Seit einem umstrittenen Befund aus den 1990er Jahren und weiteren Indizien – die sich allerdings zum Teil wieder zerschlugen – haben diese als sterile Neutrinos bezeichneten hypothetischen Elementarteilchen reichlich Anlass zu Spekulationen gegeben. Obwohl sie im Standardmodell der Teilchenphysik nicht vorgesehen sind und ihre Existenz offen ist, könnten sie verschiedene offene Fragen beantworten helfen: so etwa die, warum Neutrinos überhaupt eine Masse besitzen. Sterile Neutrinos wären auch überzeugende Kandidaten für die rätselhafte Dunkle Materie, deren Gravitation sich im Universum bemerkbar macht, deren Natur aber immer noch unbekannt ist. Die Hoffnung, steriler Neutrinos endlich habhaft zu werden, hat nun durch Ergebnisse eines Experiments namens „STEREO“ am Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble jedoch einen schweren Dämpfer bekommen.
Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos sowie deren Antiteilchen spüren keine starke Kernkraft und keine elektromagnetischen Felder, was ihren Nachweis erheblich erschwert. Sterile Neutrinos aber wären selbst für die schwache Kernkraft unempfänglich. Sie gehorchten, wenn es sie gibt, allein der Schwerkraft und wären daher noch sehr viel schwerer nachzuweisen. Physiker, die sie aufzuspüren versuchen, nutzen dazu eine Eigentümlichkeit von Neutrinos, die sogenannten Neutrino-Oszillationen. Das ist eine mit der Neutrinomasse einhergehende Eigenschaft der verschiedenen Neutrinoarten, sich im Flug ineinander umzuwandeln. Entstünden hierbei auch sterile Neutrinos, würde man dies anhand einer Diskrepanz zwischen der erwarteten und der gemessenen Teilchenzahl erkennen können – so die Idee.
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