Posted in: Astronomie, Physik 16. Mai 2013 16:57 Weiter lesen →

Imposante Einschläge am Südpol

Foto zeigt Blick in ein sehr, sehr tiefes Loch im Eis, in das eine glänzende Kugel abgeseilt wird Aus dem Weltraum rasen fortwährend Elementarteilchen aus der Gruppe der Neutrinos auf die Erde zu – und gehen meist wie von Geisterhand durch den Planeten hindurch. Einige dieser Teilchen kommen mit beträchtlichem Schwung angeflogen, zeigen erste Resultate eines immensen Detektors im Eis der Antarktis. Einige der dort registrierten Neutrinos besaßen demnach Energien, wie sie die Fähigkeiten derzeitiger Teilchenbeschleuniger um mehrere Größenordnungen übersteigen.

Foto: IceCube Collaboration/National Science Foundation

„Wir haben es hier erstmals mit hochenergetischen Neutrinos zu tun, die nicht aus der Atmosphäre stammen“, erklärt Francis Halzen von der University of Wisconsin in Madison, der leitende Wissenschaftler des Detektorprojekts IceCube. Zwei der seit Mai 2010 registrierten Neutrinos setzten bei ihrer Kollision mit Atomen im Eis eine Energie von etwas mehr als 1 Peta-Elektronenvolt frei, ermittelten der Physiker und seine Kollegen. Bei weiteren 26 Ereignissen waren es über 30 Tera-Elektronenvolt und damit immer noch mehr als doppelt so viel wie zuletzt im Teilchenbeschleuniger LHC bei Genf. „Das ist genau das, wonach wir gesucht haben“, so Halzen weiter.

Neutrinos sind beinahe masselose Elementarteilchen, die bei Kernreaktionen entstehen, etwa beim radioaktiven Zerfall, aber auch bei der steten Kernfusion im Innern von Sternen und bei Supernova-Explosionen. Die Teilchen interagieren so selten mit Materie, dass zu ihrem Nachweis binnen akzeptabler Zeit große Detektormassen nötig sind. Im Fall des Detektors IceCube, an dem auch deutsche Forscher beteiligt sind, handelt es sich um einen Kubikkilometer Eis, der mit 5.160 empfindlichen Lichtsensoren gespickt ist. Diese Sensoren registrieren das schwache blaue Leuchten, das die Produkte der seltenen Neutrino-Einschläge im Eis hervorrufen.

Die Eigenschaften der registrierten hochenergetischen Neutrinos seien nicht durch Kernreaktionen in der Atmosphäre erklärbar, betont Halzens Kollege Nathan Whitehorn. Umgekehrt entsprächen sie beinahe exakt den Erwartungen an Neutrinos, wie sie bei kosmischen Strahlungsausbrüchen oder bei der Entstehung Schwarzer Löcher ausgesandt werden sollten. Da Neutrinos unbeeinflusst von Schwere- und Magnetfeldern das All durcheilen, könnten sie wertvolle Informationen über solche Ereignisse liefern.

Forschung: Nathan Whitehorn und Francis Halzen, Department. of Physics und Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center, University of Wisconsin, Madison; und andere

Preprint arXiv:1304.5356; Präsentation auf dem IceCube Particle Astrophysics Symposium, Madison

WWW:
IceCube
Neutrino-Teleskop der neuen Generation
Neutrinos

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Umwandlung von Neutrinos beobachtet
Neutrinos: Erste Detektorkette am Südpol versenkt

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4 Kommentare zu "Imposante Einschläge am Südpol"

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  1. Jürgen Kieser sagt:

    Da es in der Atmosphäre keine Kernfusion gibt, stammen Neutrinos nicht aus dieser. Sie stammen entweder aus der Sonne, oder aus den Weiten des Alls.

    Die Atmosphäre im Text ist vermutlich ein Druckfehler, oder?

  2. Meinke sagt:

    Hallo, Herr Kieser. Vielen Dank für Ihren Kommentar! Die im 2. Absatz wiedergegebene Aussage ist ein wörtliches Zitat von Francis Halzen. Tatsächlich löst die kosmische Strahlung eine Vielzahl von Kernreaktionen in der Atmosphäre aus (s. http://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6henstrahlung#Wechselwirkung_mit_der_Erdatmosph.C3.A4re). Solchen Reaktionen verdanken wir nicht nur die C14-Datierungsmethode, sondern in Form von Myonen auch einen Beleg für die relativistische Zeitdehnung. Von atmosphärischer Kernfusion ist nirgends die Rede. :-)

    • Jürgen Kieser sagt:

      „„Wir haben es hier erstmals mit hochenergetischen Neutrinos zu tun, die nicht aus der Atmosphäre stammen““

      Bedeutet das etwa, dass alle hochenergetischen Neutrinos die man bisher entdeckt hat tatsächlich aus der Atmosphäre stammen?

      Im Wiki Artikel über Neutrinos wird (Abschnitt Astrophysik) berichtet, dass man schon länger Neutrinos sowohl von der Sonne als auch aus den Tiefen des Kosmos detektiert.

      Zitat: „So wurden im Jahre 1987 Neutrinos nachgewiesen, die von der Supernova 1987A aus der Großen Magellanschen Wolke stammten“

      Es geht bei der Entdeckung die Herr Halzen beschreibt also nicht um Neutrinos allgemein, sondern um solche mit extrem hoher Energie wie man sie nicht einmal von einer Supernova gemessen hat, korrekt?

      Welche Art von kosmischen Strahlungsausbrüchen ist denn – abgesehen von den schwarzen Löchern – gemeint, wenn nicht Supernovae?

      Sie haben nicht zufällig einen Link für uns auf eine Website die solche neutrinospuckenden kosmischen Monster erklärt? ;^)

      • Meinke sagt:

        Hallo, Herr Kieser, auf der bereits verlinkten Seite zum IceCube-Projekt finden Sie unter „Science“ – „IceCube in Depth“ eine Übersicht über die fraglichen Energieskalen und möglichen Quellen.