"Ein wichtiges Teilchen, aber höchst schwierig aufzuspüren."
Dennoch lässt sich Steve Brice nicht davon abhalten, dem Neutrino nachzustellen – und zwar am Forschungszentrum Fermilab bei Chicago.
"Das Neutrino ist ein geisterhaftes Teilchen. Will man es nachzuweisen, braucht man riesige Detektoren. Man muss dem Neutrino eine Menge Material in den Weg stellen, um überhaupt eine Chance zu haben, eines dieser Kerlchen zu beobachten. Genau gesagt beobachten wir nicht die Neutrinos selber, sondern ihre Spuren, wenn sie mit der Materie im Detektor interagieren."
Erzeugt werden die Teilchen mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers. Dieser Beschleuniger produziert Neutrinos eines ganz bestimmten Typs, so genannte Myon-Neutrinos. Einen halben Kilometer entfernt steht MiniBooNE – so heißt der Detektor von Brice und seinen Kollegen: ein Tank gefüllt mit 800 Tonnen hochreinem Mineralöl, der auf die Geisterteilchen lauert.
"Und wir sehen nach, ob sich die Myon-Neutrinos auf ihrem Weg vom Beschleuniger zum Detektor in eine andere Sorte verwandeln, in Elektron-Neutrinos."
Wie auch bei den anderen Elementarteilchen, den Quarks und den Elektronen, kennen die Physiker drei Generationen von Neutrinos. Und gemäß den seltsamen Regeln der Quantenphysik sollten diese verschiedenen Neutrinos in der Lage sein, sich im Fluge in eine andere Sorte zu verwandeln. Solche Verwandlungskünste – im Fachjargon Oszillationen – wurden seit Ende der 90er Jahre mehrfach beobachtet. Seitdem ist klar, dass Neutrinos eine wenn auch sehr kleine Masse besitzen. Bei diesen Experimenten waren die Neutrinos Hunderte und Tausende von Kilometern geflogen, hatten also ausreichend Zeit, sich in eine andere Sorte zu verwandeln. Doch vor zehn Jahren hatte ein Experiment namens LSND in Los Alamos ebenfalls behauptet, Neutrino-Oszillationen entdeckt zu haben – und zwar bereits bei einer Flugstrecke von 30 Metern. Gemäß der Lehrmeinung eine zu kurze Strecke, die den praktisch lichtschnellen Neutrinos viel zu wenig Zeit lässt, um sich umzuwandeln. Hätten die Forscher von LSND also tatsächlich Recht, hätte das drastische Folgen für die Physik. Denn:
"Wenn LSND tatsächlich Neutrino-Oszillationen gemessen hat, müsste es nicht nur drei Sorten von Neutrinos geben, sondern vier! Dieses vierte Neutrino bezeichnen wir als steril. Würde es existieren, wäre es noch geisterhafter als die anderen Neutrinos. Es würde noch schwächer mit Materie wechselwirken als eh schon die gewöhnlichen Neutrinos."
Die Fachwelt reagierte skeptisch auf die Behauptung aus Los Alamos. Die meisten Experten hielten die Daten von LSND schlicht für unglaubwürdig. Mit MiniBooNE konnte das Team um Steve Brice die umstrittenen Daten von LSND nun überprüfen. Das Resultat:
"Aufgrund unserer Messdaten können wir praktisch ausschließen, dass LSND tatsächlich Oszillationen gesehen hat."
Und damit scheint das vierte, das sterile Neutrino, in weite Ferne gerückt. Für die Mehrzahl der Fachleute war das keine Überraschung.
"Die meisten Physiker hatten nicht an die LSND-Resultate geglaubt. Und es hätte auch nicht in ihr Weltbild gepasst, wenn sich die LSND-Resultate als richtig erwiesen hätten. Also: Wir haben die Vorurteile der Fachwelt bestätigt."
Und: Mit dem Resultat dürfte sich die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass zwei andere Neutrinoexperimente irgendwann mit dem Nobelpreis geadelt werden: Superkamiokande in Japan und SNO in Kanada. Denn nun ist klar: Die beiden waren tatsächlich die ersten, die Neutrino-Oszillationen nachgewiesen haben – und damit den Fakt, dass das merkwürdigste aller Elementarteilchen Masse besitzt.
Dennoch lässt sich Steve Brice nicht davon abhalten, dem Neutrino nachzustellen – und zwar am Forschungszentrum Fermilab bei Chicago.
"Das Neutrino ist ein geisterhaftes Teilchen. Will man es nachzuweisen, braucht man riesige Detektoren. Man muss dem Neutrino eine Menge Material in den Weg stellen, um überhaupt eine Chance zu haben, eines dieser Kerlchen zu beobachten. Genau gesagt beobachten wir nicht die Neutrinos selber, sondern ihre Spuren, wenn sie mit der Materie im Detektor interagieren."
Erzeugt werden die Teilchen mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers. Dieser Beschleuniger produziert Neutrinos eines ganz bestimmten Typs, so genannte Myon-Neutrinos. Einen halben Kilometer entfernt steht MiniBooNE – so heißt der Detektor von Brice und seinen Kollegen: ein Tank gefüllt mit 800 Tonnen hochreinem Mineralöl, der auf die Geisterteilchen lauert.
"Und wir sehen nach, ob sich die Myon-Neutrinos auf ihrem Weg vom Beschleuniger zum Detektor in eine andere Sorte verwandeln, in Elektron-Neutrinos."
Wie auch bei den anderen Elementarteilchen, den Quarks und den Elektronen, kennen die Physiker drei Generationen von Neutrinos. Und gemäß den seltsamen Regeln der Quantenphysik sollten diese verschiedenen Neutrinos in der Lage sein, sich im Fluge in eine andere Sorte zu verwandeln. Solche Verwandlungskünste – im Fachjargon Oszillationen – wurden seit Ende der 90er Jahre mehrfach beobachtet. Seitdem ist klar, dass Neutrinos eine wenn auch sehr kleine Masse besitzen. Bei diesen Experimenten waren die Neutrinos Hunderte und Tausende von Kilometern geflogen, hatten also ausreichend Zeit, sich in eine andere Sorte zu verwandeln. Doch vor zehn Jahren hatte ein Experiment namens LSND in Los Alamos ebenfalls behauptet, Neutrino-Oszillationen entdeckt zu haben – und zwar bereits bei einer Flugstrecke von 30 Metern. Gemäß der Lehrmeinung eine zu kurze Strecke, die den praktisch lichtschnellen Neutrinos viel zu wenig Zeit lässt, um sich umzuwandeln. Hätten die Forscher von LSND also tatsächlich Recht, hätte das drastische Folgen für die Physik. Denn:
"Wenn LSND tatsächlich Neutrino-Oszillationen gemessen hat, müsste es nicht nur drei Sorten von Neutrinos geben, sondern vier! Dieses vierte Neutrino bezeichnen wir als steril. Würde es existieren, wäre es noch geisterhafter als die anderen Neutrinos. Es würde noch schwächer mit Materie wechselwirken als eh schon die gewöhnlichen Neutrinos."
Die Fachwelt reagierte skeptisch auf die Behauptung aus Los Alamos. Die meisten Experten hielten die Daten von LSND schlicht für unglaubwürdig. Mit MiniBooNE konnte das Team um Steve Brice die umstrittenen Daten von LSND nun überprüfen. Das Resultat:
"Aufgrund unserer Messdaten können wir praktisch ausschließen, dass LSND tatsächlich Oszillationen gesehen hat."
Und damit scheint das vierte, das sterile Neutrino, in weite Ferne gerückt. Für die Mehrzahl der Fachleute war das keine Überraschung.
"Die meisten Physiker hatten nicht an die LSND-Resultate geglaubt. Und es hätte auch nicht in ihr Weltbild gepasst, wenn sich die LSND-Resultate als richtig erwiesen hätten. Also: Wir haben die Vorurteile der Fachwelt bestätigt."
Und: Mit dem Resultat dürfte sich die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass zwei andere Neutrinoexperimente irgendwann mit dem Nobelpreis geadelt werden: Superkamiokande in Japan und SNO in Kanada. Denn nun ist klar: Die beiden waren tatsächlich die ersten, die Neutrino-Oszillationen nachgewiesen haben – und damit den Fakt, dass das merkwürdigste aller Elementarteilchen Masse besitzt.