Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kollaps oder immer auf der Flucht? Neutrinomasse entscheidet!

23.05.2001

Helmholtz-Preis für die hochpräzise Bestimmung einer Obergrenze der Neutrinomasse verliehen



Ein sehr kleines, aber zugleich sehr häufiges Teilchen könnte das Schicksal des Universums bestimmen. Ist das Teilchen zu leicht oder wiegt es gar nichts, könnte das Universum bis in alle Zeiten "auf der Flucht" sein und sich ins Grenzenlose ausdehnen. Ist es dagegen mit einer zwar kleinen, aber doch merklichen Masse in der Welt, dann wird die Expansion des Universums irgendwann gestoppt und die Bewegung aller Massen kehrt sich um - das Universum kollabiert. Die entscheidende Frage nach der Masse dieses Teilchens, das die Physiker Neutrino nennen, kann mittlerweile zumindest zur Hälfte sehr präzise beantwortet werden: Eine Mainzer Physikergruppe der Johannes Gutenberg-Universität bestimmte durch Zerfallsexperimente an radioaktivem Tritium sehr präzise eine Obergrenze dieser Masse. Für diese Arbeit erhalten die Physiker Jochen Bonn und Christian Weinheimer den Helmholtz-Preis des Jahres 2001, mit dem messtechnische Höchstleistungen ausgezeichnet werden.

... mehr zu:
»Neutrino »Neutrinomasse »Physik »Universum


Die Messtechnik, mit der die Neutrinomasse bestimmt werden soll, ist vor allem so schwierig, weil das Teilchen so flüchtig und unnahbar ist - es nimmt nicht so leicht Kontakt zu seiner Umgebung und auch nicht mit einem Messinstrument auf. Jahrelang waren in allen Experimenten - unabhängig, von welcher Gruppe sie durchgeführt wurden - die auftretenden Fehler so groß, dass den Messungen kaum zu trauen war. Teilweise führten die Auswertungen der Versuche gar zu einer negativen Masse des Teilchens, was sich nun tatsächlich kein Mensch und auch kein Physiker mehr vorstellen kann. Die Mainzer Gruppe um Bonn und Weinheimer hingegen untersuchte - in 15-jähriger akribischer Arbeit - verwandte experimentelle Bedingungen sehr systematisch und konnte die markantesten Fehlerquellen der Neutrinoexperimente aufspüren und, dies vor allem, bei eigenen Versuchen ausschließen.

Das Mainzer Versuchsprinzip beruht auf einer Aussage, die schon die Lehrbücher der Physik seit langem publizieren. Danach werden Neutrinos stets bei einer gewissen Sorte des radioaktiven Zerfalls von Atomkernen, dem sogenannten b-Zerfall, sozusagen en passant neben Elektronen oder Positronen produziert. Die Aufgabe des Experimentators besteht nun darin, möglichst viele der vom Kern ausgesandten Elementarteilchen einzusammeln und ihre Bewegungsenergie genau zu messen. Aus der energetischen Verteilung der Teilchen, dem Energiespektrum, lässt sich dann, zumindest im Prinzip, die Teilchenmasse ablesen. Die experimentellen Schwierigkeiten fangen jedoch an, wenn in dem für die Neutrinos interessanten Teil des Spektrums (am unteren Ende der Energieskala) nur sehr wenige Teilchen eingefangen und analysiert werden können. Die zu kleine Stichprobenmenge führt zu unklaren statistischen Aussagen und gefährdet damit die Aussagekraft der Messung.

Diesen Schwierigkeiten zum Trotz gelang es den Mainzer Physikern, eine sehr kleine und zugleich sehr glaubwürdige Obergrenze der Neutrinomasse aus ihren Experimenten abzulesen. Die experimentelle Kunst besteht gerade darin, eine möglichst kleine Obergrenze anzugeben, die damit möglichst nah an der Wirklichkeit ist. (Ein kleiner Vergleich, um diese Obergrenze einzuordnen: Keine Kunst ist es hingegen zu sagen, das Neutrino habe höchstens eine Masse von einem Tausendstel der Elektronenmasse. Dies stimmt immer, denn das Elektron, selbst schon eines der leichten Elementarteilchen, ist im Vergleich zu dem Neutrino ein echtes Schwergewicht.)

Und das Universum? Expandiert es nun auf ewig oder wird es einst kollabieren? Darüber werden sich die Astrophysiker noch eine Weile streiten. Denn die von den Mainzern gefundene Obergrenze der Neutrinomasse liegt gerade in dem Bereich, in dem der Umschlag zwischen Expansion und Kollaps erfolgen könnte.


Weitere Informationen:
Bei der Pressestelle der PTB können Sie detailliertere Informationen zu den
Preisträgern und zu ihren prämierten Arbeiten anfordern.

Dipl.-Journ. Erika Schow | idw

Weitere Berichte zu: Neutrino Neutrinomasse Physik Universum

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
17.08.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg

nachricht Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten