KATRIN: Karlsruher Physiker wiegen Neutrinos präziser als je zuvor
Karlsruhe (Deutschland) – Neutrinos, kosmische und ebenso rätselhaften „Geisterteilchen“, strömem jederzeit millionenfach auf uns ein. Während sie mit unserer Materie nur selten wechselwirkt, beeinflussen sie aber die Entwicklung großräumiger kosmologischer Strukturen. Aufgrund ihrer winzigen Masse dienen sie in der Teilchenphysik als Indikatoren für bisher unbekannte physikalische Prozesse. Ein Großexperiment hat nun die Masse von Neutrinos präziser bestimmt als je zuvor. Wie sich zeigt, sind sie noch leichter als angenommen.
Copyright: M. Zacher/KATRIN Coll.
Inhalt
Elementar wichtiges Teilchen
Wie das internationale Team um Astroteilchenphysiker Prof. Dr. Christian Weinheimer von der Universität Münster vom „Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment“ (KATRIN) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT; …GreWi berichtete https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/katrin-genauste-waage-der-welt-soll-neutrinos-wiegen20180616/) aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.adq9592) berichtet, ist die exakte Messung der Neutrinomasse essenziell für ein vollständiges Verständnis der fundamentalen Gesetze der Natur.
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Hintergrund
Im Gegenteil zu den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik, besitzt das schwach wechselwirkende, ungeladene Elementarteilchen, nachgewiesenermaßen eine von Null abweichende Masse, deren genauer Wert jedoch weiterhin unbekannt ist. Eine genaue Messung der Neutrinomasse könnte somit Hinweise auf eine Physik liefern, die über das Standardmodell hinausgeht.
Das KATRIN-Experiment nutzt den Beta-Zerfall von Tritium, einem instabilen Wasserstoffisotop, um die Neutrinomasse zu messen. Aus den neuen Daten lässt sich nun ableiten, dass Neutrinos höchstens 8 x 10-37 Kilogramm wiegen (das entspricht in der in der Physik üblichen Einheit 0.45 eV/c2). Damit konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen die Obergrenze des Gewichts von Neutrinos auf unter 0,45 Elektronenvolt eingrenzen. Vorige KATRIN-Messungen gingen noch von 0,8 Elektronenvolt ausgegangen. Im Vergleich zu ihrem vorherigen Ergebnis konnten die KATRIN-Forschenden die Neutrinomasse also um einen Faktor von zwei senken.
Weitere Messungen geplant
Weitere Messungen zur Neutrinomasse sollen noch bis Ende 2025 andauern. Danach soll ein neues Detektorsystem zur Suche nach sogenannten sterilen Neutrinos installiert und Konzepte für Experimente der nächsten Generation erarbeitet werden.
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Recherchequelle: KATRIN Coll.
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