„Cha­mä­le­ons des Alls“ent­tarnt

Phy­sik-No­bel­preis geht an die Ent­de­cker der Neu­tri­no-Mas­se

Schwaebische Zeitung (Messkirch) - - JOURNAL - Von Si­mo­ne Humml

BERLIN (dpa) - Sie sind über­all und un­sicht­bar: Neu­tri­nos. Die un­vor­stell­bar win­zi­gen Teil­chen flie­gen durch das All und durch­drin­gen al­les – Men­schen, Mau­ern und so­gar die Er­de. Da­bei kön­nen wir die vie­len Mil­li­ar­den Neu­tri­nos, die je­de Se­kun­de un­se­ren Kör­per durch­que­ren, nicht spü­ren. Selbst vor aus­ge­feil­ten Mess­ge­rä­ten konn­ten sich die „Cha­mä­le­ons des Alls“, wie das No­bel­ko­mi­tee sie nennt, lan­ge Zeit ver­ber­gen. Der Ja­pa­ner Ta­k­aa­ki Ka­ji­ta (56) und der Ka­na­di­er Ar­thur McDo­nald (72) ha­ben durch­schaut, wie sich Neu­tri­nos tar­nen. Sie be­leg­ten da­mit, dass die­se Teil­chen eben doch ei­ne Mas­se be­sit­zen, was lan­ge be­zwei­felt wur­de. Das ist in die­sem Jahr den Phy­sik-No­bel­preis wert.

„Das The­ma war über­fäl­lig“, sagt Man­fred Lind­ner vom Max-PlanckIn­sti­tut für Kern­phy­sik in Hei­del­berg. „Wie das Uni­ver­sum heu­te aus­sieht, hängt mit den Neu­tri­nos und ih­rer Mas­se zu­sam­men.“Be­reits 2002 er­hiel­ten der US-Ame­ri­ka­ner Raymond Da­vis und der Ja­pa­ner Ma­sa­to­shi Ko­shi­ba den Phy­sik-No­bel­preis, weil sie mit aus­ge­feil­ten De­tek­to­ren Neu­tri­nos nach­ge­wie­sen hat­ten. Neu­tri­nos ent­wi­ckel­ten sich schon beim Ur­knall. Heu­te ent­ste­hen sie in der Kern­re­ak­ti­on der Son­ne, beim Auf­tref­fen kos­mi­scher Strah­len auf Teil­chen der Erd­at­mo­sphä­re, aber auch in un­se­rem Kör­per, et­wa wenn ein Ka­li­uma­tom zer­fällt.

Da sie al­les durch­drin­gen, ha­ben Neu­tri­nos ei­ne gro­ße Be­deu­tung in der Phy­sik: „Sie sind für uns das, was für den Arzt Rönt­gen­strah­len sind“, sag­te Neu­tri­no-As­tro­nom Chris­ti­an Spie­ring vom Deut­schen Elek­tro­nen-Syn­chro­tron (De­sy) im bran­den­bur­gi­schen Zeu­then. Man kön­ne mit ih­nen qua­si ins In­ne­re der Son­ne oder von Stern­ex­plo­sio­nen schau­en.

Ka­ji­ta und McDo­nald zeig­ten, wie sich die Teil­chen tar­nen. Um die Jahr­tau­send­wen­de be­wies das Team um McDo­nald im Sud­bu­ry Neu­tri­no

AN­ZEI­GEN Ob­ser­va­to­ry, dass Neu­tri­nos, die von der Son­ne kom­men, ih­ren Typ wech­seln kön­nen. Über 60 Mil­li­ar­den Neu­tri­nos von der Son­ne er­rei­chen in je­der Se­kun­de ei­nen Qua­drat­zen­ti­me­ter der Erd­ober­flä­che. Ei­nen ähn­li­chen Wech­sel wies das Team um Ka­ji­ta mit dem ja­pa­ni­schen Rie­sen­de­tek­tor Su­per-Ka­mio­kan­de für Neu­tri­nos nach, die in der Erd­at­mo­sphä­re ent­ste­hen. Von Äp­feln zu Bir­nen „Zu­sam­men ha­ben bei­de Ex­pe­ri­men­te ein neu­es Phä­no­men nach­ge­wie­sen: die Neu­tri­no-Os­zil­la­ti­on“, schreibt das No­bel­ko­mi­tee. Das be­deu­tet: Die Teil­chen än­dern sich pe­ri­odisch. Das ist Lind­ner zu­fol­ge et­wa so, als ob sie sich auf dem Weg von der Son­ne zur Er­de von Äp­feln in Bir­nen ver­wan­deln. Und wer so et­was tut, muss Mas­se ha­ben. Ins­ge­samt gibt es bei den Neu­tri­nos so­gar drei Sor­ten: Elek­tron-, Myon- und Tau-Neu­tri­nos. Die Teil­chen-Mas­se war be­deu­tend für das Stan­dard­mo­dell der Ma­te­rie, denn dies ba­sier­te lan­ge Zeit auf mas­se­lo­sen Neu­tri­nos. Ihr Mo­dell war al­so noch nicht voll- stän­dig, muss­ten die Phy­si­ker nun ein­ge­ste­hen.

Noch heu­te bas­teln sie an ei­nem neu­en Stan­dard­mo­del, in dem Neu­tri­nos nun ei­ne Mas­se be­sit­zen. Ele­men­tar­teil­chen-Phy­si­ker Prof. Ar­nulf Quadt, Vor­stands­mit­glied der Deut­schen Phy­si­ka­li­schen Ge­sell­schaft (DPG), be­zeich­ne­te die Ar­beit der bei­den No­bel­preis­trä­ger 2015 als „wirk­lich fun­da­men­tal“. Ihm zu­fol­ge ist sie aber erst der An­fang: „Was ist ei­gent­lich die Mas­se? Das ist die nächs­te hei­ße Fra­ge.“

Zahl­rei­che For­scher welt­weit ma­chen nun Jagd auf Neu­tri­nos. Ei­ni­ge ha­ben sich schon an den un­mess­bar leich­ten Teil­chen verhoben: 2011 hat­ten Phy­si­ker am eu­ro­päi­schen Kern­for­schungs­zen­trum Cern in Genf ver­kün­det, ei­ni­ge Neu­tri­nos sei­en schnel­ler als Licht. Das hät­te das Welt­bild der Phy­si­ker er­schüt­tert, denn die Licht­ge­schwin­dig­keit gilt nach Ein­steins Re­la­ti­vi­täts­theo­rie als ab­so­lu­te Tem­po­gren­ze im Uni­ver­sum. Ei­ni­ge Zeit spä­ter muss­ten sie ein­räu­men, dass un­ter an­de­rem ein de­fek­tes Glas­fa­ser­ka­bel sie in die Ir­re ge­führt hat­te.

FO­TOS: DPA

Ta­k­aa­ki Ka­ji­ta

Ar­thur McDo­nald

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