Donnerstag, 22. Juli 2010
Neutrinos als Schlüssel zur neuen Physik
klauslange,21:49h
Während alle Welt Dunkle Materie sucht, bahnt sich eine stille Sensation an, denn die bereits bekannten - wenn auch sehr flüchtigen - Neutrinos könnten das Standardmodell der Teilchphysik revolutionieren. Entsprechende Experimente laufen nun an.
Worum geht es? Aus 'Welt der Physik' stammt folgende Meldung:
http://www.weltderphysik.de/de/5098.php
Daraus:
Uns Experimentatoren haben es die flüchtigen Neutrinos noch nie leicht gemacht: Da sie extrem selten mit Materie in Wechselwirkung treten und sich so hervorragend tarnen, sind sie erst 26 Jahre nach ihrer theoretischen Vorhersage in die experimentellen Fänge geraten. Und jahrzehntelang haben sich weit weniger Teilchen als vermutet zu erkennen gegeben, weil sich die drei verschiedenen Typen der Neutrinos ineinander umwandeln und so dem Nachweis entgingen. Infolgedessen können die Teilchen nicht masselos sein, wie Physiker seit den 1960er Jahren im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik angenommen hatten.
Doch trotz seiner Kontaktscheue ist das Neutrino ein sehr bedeutendes Teilchen. Denn nach den Photonen (Lichtteilchen) kommt es im Universum am häufigsten vor; auch spielt es eine wichtige Rolle bei Supernovaexplosionen und bei der Entwicklung des Universums.
Derzeit sind weltweit zahlreiche Arbeitsgruppen ausgezogen, um den Neutrinos ein weiteres Rätsel zu entlocken: Sind sie ihre eigenen Antiteilchen? Diese Frage hat wichtige Auswirkungen auf die theoretische Beschreibung der Teilchen. Wären Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen, käme das Neutrino ein zweites Mal mit dem Standardmodell der Teilchenphysik in Konflikt. Das hat bisher noch kein Teilchen geschafft.
Die Frage ist schon über 70 Jahre alt und wurde bereits gestellt, als die Existenz der Teilchen noch gar nicht experimentell bestätigt worden war. Damals entwickelte der Italiener Ettore Majorana eine Alternative zur Theorie des Briten Paul Dirac, in der dieser die Existenz von Antiteilchen vorhersagte. Nach Dirac sind Neutrinos und Antineutrinos zwei verschiedene Dinge, nach Majorana ein und dasselbe. Was nun gilt, lässt sich nur mit einer Reaktion beantworten, die "neutrinoloser doppelter Betazerfall" genannt wird...
Dabei fing das Mysterium um die Neutrinos vor rund 80 Jahren mit dem einfachen Betazerfall überhaupt erst an. Dieser ist ein radioaktiver Prozess in Atomkernen, bei dem aus einem Neutron ein Proton wird und ein Elektron emittiert wird. Als der Physiker Wolfgang Pauli diesen Vorgang im Jahr 1930 zu verstehen versuchte, gelang ihm dies nur, als er die zusätzliche Teilnahme eines neuen Teilchens forderte; eines leichten (oder gar masselosen) neutralen Teilchens, das später "Neutrino" getauft wurde.
Beim doppelten Betazerfall wandeln sich nun gleichzeitig zwei Neutronen in zwei Protonen um. Dabei entstehen neben den beiden Elektronen in der Regel auch zwei Antineutrinos. Wenn das Neutrino aber seinem Antiteilchen entspräche, könnten sich die beiden Teilchen im Innern des Kerns gegenseitig aufheben ( [+1] + [-1] = 0). Hätte man also einen solchen neutrinolosen doppelten Betazerfall aufgespürt, wäre klar, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind.
Worum geht es? Aus 'Welt der Physik' stammt folgende Meldung:
http://www.weltderphysik.de/de/5098.php
Daraus:
Uns Experimentatoren haben es die flüchtigen Neutrinos noch nie leicht gemacht: Da sie extrem selten mit Materie in Wechselwirkung treten und sich so hervorragend tarnen, sind sie erst 26 Jahre nach ihrer theoretischen Vorhersage in die experimentellen Fänge geraten. Und jahrzehntelang haben sich weit weniger Teilchen als vermutet zu erkennen gegeben, weil sich die drei verschiedenen Typen der Neutrinos ineinander umwandeln und so dem Nachweis entgingen. Infolgedessen können die Teilchen nicht masselos sein, wie Physiker seit den 1960er Jahren im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik angenommen hatten.
Doch trotz seiner Kontaktscheue ist das Neutrino ein sehr bedeutendes Teilchen. Denn nach den Photonen (Lichtteilchen) kommt es im Universum am häufigsten vor; auch spielt es eine wichtige Rolle bei Supernovaexplosionen und bei der Entwicklung des Universums.
Derzeit sind weltweit zahlreiche Arbeitsgruppen ausgezogen, um den Neutrinos ein weiteres Rätsel zu entlocken: Sind sie ihre eigenen Antiteilchen? Diese Frage hat wichtige Auswirkungen auf die theoretische Beschreibung der Teilchen. Wären Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen, käme das Neutrino ein zweites Mal mit dem Standardmodell der Teilchenphysik in Konflikt. Das hat bisher noch kein Teilchen geschafft.
Die Frage ist schon über 70 Jahre alt und wurde bereits gestellt, als die Existenz der Teilchen noch gar nicht experimentell bestätigt worden war. Damals entwickelte der Italiener Ettore Majorana eine Alternative zur Theorie des Briten Paul Dirac, in der dieser die Existenz von Antiteilchen vorhersagte. Nach Dirac sind Neutrinos und Antineutrinos zwei verschiedene Dinge, nach Majorana ein und dasselbe. Was nun gilt, lässt sich nur mit einer Reaktion beantworten, die "neutrinoloser doppelter Betazerfall" genannt wird...
Dabei fing das Mysterium um die Neutrinos vor rund 80 Jahren mit dem einfachen Betazerfall überhaupt erst an. Dieser ist ein radioaktiver Prozess in Atomkernen, bei dem aus einem Neutron ein Proton wird und ein Elektron emittiert wird. Als der Physiker Wolfgang Pauli diesen Vorgang im Jahr 1930 zu verstehen versuchte, gelang ihm dies nur, als er die zusätzliche Teilnahme eines neuen Teilchens forderte; eines leichten (oder gar masselosen) neutralen Teilchens, das später "Neutrino" getauft wurde.
Beim doppelten Betazerfall wandeln sich nun gleichzeitig zwei Neutronen in zwei Protonen um. Dabei entstehen neben den beiden Elektronen in der Regel auch zwei Antineutrinos. Wenn das Neutrino aber seinem Antiteilchen entspräche, könnten sich die beiden Teilchen im Innern des Kerns gegenseitig aufheben ( [+1] + [-1] = 0). Hätte man also einen solchen neutrinolosen doppelten Betazerfall aufgespürt, wäre klar, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind.
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