Neutrinos

Was sind Neutrinos?

In dem "Standardmodell der Teilchenphysik" wird gezeigt, daß die Welt aus einer kleinen Zahl von Elementarteilchen aufgebaut ist. Vier Kräfte bestimmen die Wechselwirkungen dieser Teilchen. 

Die Kräfte sind:

• die Gravitation, die auf die Masse der Teilchen wirkt,
• die elektromagnetische Kraft, die auf die elektrische Ladung wirkt,
• die starke Kraft, die auf Teilchen wirkt, die am Aufbau der Atomkerne beteiligt sind
• und die schwache Kraft, die nach bestimmten Regel den Teilchen erlaubt, ihre Identität zu wechseln, "in andere Teilchen zu zerfallen".

Neutrinos sind Teilchen, die nur eine sehr kleine Masse haben. Sie sind elektrisch neutral. Die starke Kraft wirkt nicht auf sie. Sie treten nur als Partner in Zerfalls- oder Umwandlungsprozessen in Erscheinung. In solchen Prozessen können sich Elektronen und Elektron-Neutrinos oder  Myonen und Myon-Neutrinos  jeweils ineinander umwandeln.

Warum kann man Astronomie mit Neutrinos betreiben?

Neutrinos entstehen bei Kernprozessen (Sonne, Supernova) und Teilchen-Wechselwirkungen (Atmosphäre, kosmische Beschleuniger) in Sternen und Galaxien. Weil die Neutrinos nicht elektrisch geladen sind, werden sie nicht von den Magnetfeldern der Erde, der Sonne oder des Kosmos abgelenkt. Sie erreichen uns gradlinig. Weil alle Kräfte, die die anderen Teilchen zwingen, ihre Energie auf ihrem Weg zur Erde an Photonen, Gas, Staub oder  Sterne abzugeben, nicht auf die Neutrinos wirken, erreichen sie die Erde mit der Energie, mit der sie produziert worden sind. Während das Licht, das wir von den Himmelsobjekten sehen, von deren Oberfläche stammt, gelangen die Neutrinos aus den tieferen Schichten der Objekte zu uns.

Welche Objekte gibt es am Neutrino-Himmel?

Bis heute wurden Neutrinos aus der Sonne, einer Supernova und der Atmosphäre beobachtet. Eine ganze Reihe möglicher Quellen wird in der Literatur diskutiert. Die Existenz der kosmischen Strahlung bei den höchsten Energien ist kaum ohne die Beteiligung von Protonen denkbar. In Proton-Wechselwirkungen werden auch Neutrinos erzeugt. Deshalb vermutet man, daß die Quellen jener kosmischer Strahlen auch Neutrinoquellen sind.

Links

Eine Vielzahl von bereits abgeschlossenen Experimenten haben grundlegende Eigenschaften der Neutrinos geklärt. Dennoch klaffen in unserem Neutrinobild noch immer gewaltige Löcher, die die Motivation für weitere Experimente liefern. Stellvertretend seien einige im Aufbau befindliche Experimente genannt: