Kontakt:
Prof. Dr. Caren Hagner
Forschungsgruppe Neutrinophysik
t. 040.8998-2297
e. caren.hagner"AT"desy.de
Juli 2015, Nr. 76
FORSCHUNG
Der OPERA-Detektor unter dem Gran Sasso-Massiv in Italien wiegt rund 4000 Tonnen. Foto: privat
Forschungsgruppe der Universität Hamburg beim erstmaligen Nachweis der Umwandlung von Myon-Neutrinos in Tau-Neutrinos beteiligt
Der Nachweis von Tau-Neutrinos, die durch Oszillation aus Myon-Neutrinos entstehen, ist das Hauptziel des Ende der 1990er Jahre entworfenen OPERA-Projektes, an dem etwa 140 Physiker von 26 Forschungsinstitutionen aus 11 Ländern beteiligt sind. Das nun nachgewiesene Neutrino flog bei einem Experiment vom CERN in der Schweiz, wo es als Myon-Neutrino startete, über 730 Kilometer durch die Erde zum OPERA-Detektor des Gran Sasso-Untergrundlabors, einem riesigen Apparat mit etwa 4000 Tonnen Masse und neun Millionen fotografischen Filmen. Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass Neutrinos mit dem Detektor interagieren, sehr gering ist, konnte ein kleiner Teil der eintretenden Neutrinos als Tau-Neutrino gemessen werden. Die Forschungsgruppe der Universität Hamburg hat dabei den Spurdetektor des Myon-Spektrometers gebaut und betrieben, der ein integraler Teil des OPERA-Detektors ist, mit dem das Tau-Neutrino nachgewiesen wurde. Zudem war das Team um Prof. Hagner an der Analyse der Daten beteiligt.
Einblicke ins frühe Universum
„Durch die Ergebnisse der Experimente verstehen wir die Eigenschaften der Neutrinos nun so gut, dass wir die Neutrinos als winzige Sonden aus dem Inneren von Sternen verwenden können, um zum Beispiel Einblicke in den Kern der Sonne zu erhalten und die Entwicklung des frühen Universums besser zu verstehen“, so die Physikerin.
Neutrinooszillationen waren jahrzehntelang kaum erforscht. 1998 konnte experimentell gezeigt werden, dass weniger Myon-Neutrinos die Erde erreichen, als durch Interaktionen der kosmischen Strahlung mit der Erdatmosphäre zu erwarten gewesen wären. Das Ergebnis des OPERA-Experiments bestätigt nun, dass es sich bei diesen „fehlenden“ Neutrinos um Myon-Neutrinos handelt, die zu Tau-Neutrinos oszillieren.
Drei Sorten von Neutrinos
In der Natur gibt es drei Sorten von Neutrinos, sogenannte „flavours“: Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos. In den als reinem Myon-Neutrino-Strahl am CERN erzeugten Neutrinos suchte OPERA nach Tau-Neutrinos. Werden dabei Neutrinos eines anderen „flavour“ gemessen, ist dies ein Nachweis ihrer auf dem Flug über 730 Kilometer auftretenden Oszillation.
PM/Red.