Umwandlung von Neutrinos beobachtet

Eine internationale Forschergruppe hat vermutlich erstmals das Produkt einer Neutrinooszillation beobachtet. Tief unter einem italienischen Bergmassiv wiesen die Physiker ein einzelnes Neutrino nach, das mit hoher Wahrscheinlichkeit aus einem Teilchenbeschleuniger bei Genf stammte und auf dem Weg nach Mittelitalien den Typ gewechselt hatte – von einem Myon-Neutrino zu einem Tau-Neutrino.

Herzstück des OPERA-Detektors sind Abertausende „Ziegel“ aus Blei und fotografischer Emulsion, in der die Teilchenschauer ihre Spuren hinterlassen. Foto: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)

Dieses Resultat bestätige frühere Beobachtungen „verschwindender“ Neutrinos und zeige, dass das Standardmodell der Teilchenphysik einer Überarbeitung bedürfe, so Antonio Ereditato, der Sprecher der internationalen Gruppe. „Wir sind zuversichtlich, dass auf dieses Ereignis weitere folgen und die ‚Erscheinung‘ der Neutrinooszillation umfassend demonstrieren werden.“

Neutrinos sind Elementarteilchen, die kaum mit Materie wechselwirken und sich entsprechend schwer nachweisen lassen. Laut dem Standardmodell besitzen sie keine Masse und kommen in drei Typen vor, nämlich Elektron-, Myon- und Tau-Neutrino. Seit etwa 20 Jahren finden Physiker allerdings immer wieder Belege dafür, dass sich Neutrinos eines Typs in solche eines anderen umwandeln können. Nach derzeitigem Verständnis setzt dieses Phänomen voraus, dass Neutrinos sehr wohl Masse haben.

Grafik: OPERA/Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)

Bislang war die Neutrinooszillation nur anhand eines Mangels an Neutrinos eines bestimmten Typs nachgewiesen worden. Die Forscher der OPERA-Kollaboration spürten dagegen dem Produkt der Oszillation nach. Dazu erzeugten sie beim europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf einen Strahl von Myon-Neutrinos, der auf einen 732 Kilometer weit entfernten Detektor unter dem Bergmassiv des Gran Sasso gerichtet war.

Binnen drei Jahren flogen Trillionen von Myon-Neutrinos mit einem Tempo hart an der Lichtgeschwindigkeit durch den OPERA-Detektor. Einige Tausend von ihnen gingen eine Wechselwirkung mit der Bleimasse des Detektors ein und erzeugten jeweils einen kleinen Teilchenschauer. Bei der Analyse dieser Schauer fanden die Forscher einen einzigen, der mit hoher Wahrscheinlichkeit auf ein Tau-Neutrino zurückging.

Forschung: OPERA Collaboration, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Assergi

WWW:
Laboratori Nazionali del Gran Sasso
– OPERA
Das Standardmodell

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MINOS: Neutrinos wechseln den Typ