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 Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie