Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Umwandlung von Neutrinos nachgewiesen

19.07.2013
Was bereits beobachtet wurde, konnte nun signifikant nachgewiesen werden: Es gibt eine weitere Umwandlung von Neutrinos – denjenigen Elementarteilchen, die wichtig sind für das Verständnis unseres Universums. Am Gross-Experiment in Japan sind auch Berner Teilchenphysiker beteiligt.

Das Bild um die rätselhaften Neutrinos wird klarer: Wie heute beim Treffen der «European Physical Society» in Stockholm bekannt gegeben wurde, konnte beim «T2K-Experiment» in Japan nun die Umwandlung von sogenannten Myon-Neutrinos in Elektron-Neutrinos definitiv nachgewiesen werden.


ND280-Detektor des «T2K»-Experiments zur Vermessung des Neutrino-Strahls nahe der Strahlenquelle. Zu sehen ist das Eisenjoch des Magneten (rot), der den eigentlichen Detektor umschliesst (nicht sichtbar). Der Detektor befindet sich rund 17 Meter unter der Erdoberfläche, ist 7 Meter hoch und wiegt zirka 1'000 Tonnen.
Bild: M. Nirkko, Universität Bern

Bereits 2011 berichtete die internationale T2K-Kollaboration, an der auch das «Albert Einstein Center for Fundamental Physics» (AEC) der Universität Bern beteiligt ist, dass sie Hinweise auf die Umwandlung dieser Elementarteilchen gefunden hat. Diese Hinweise wurden nun mit einer entscheidenden Signifikanz von 1 zu 16 Trillionen bestätigt, was 7.5 Sigma entspricht. Diese spezifische Einheit im Vergleich: Die Entdeckung des Higgs-Teilchens wurde mit einer niedrigeren Signifikanz von 5 Sigma nachgewiesen.

Myon-Neutrinos losgeschickt und Elektron-Neutrinos empfangen

Beim T2K-Experiment in Japan wird ein Strahl von Myon-Neutrinos am «Japan Proton Accelerator Research Complex» (J-PARC) in Tokai nördlich von Tokyo produziert, und, knapp 300 Kilometer entfernt, durch den «Super-Kamiokande-Detektor» vermessen. In diesem wird nachgewiesen, dass sich mehr Elektron-Neutrinos im Myon-Neutrinostrahl befinden als am Start – somit fand unterwegs eine Umwandlung von Myon- zu Elektron-Neutrinos statt.

Im Experiment wurde nun zum ersten Mal dieser neue Typ von Neutrino-Oszillationen mittels Myon-Neutrinostrahl beobachtet. Neutrino-Oszillationen zwischen anderen Neutrino-Sorten – Myon-Neutrinos zu Tau-Neutrinos – wurden schon vor einigen Jahren erfolgreich beobachtet, ebenfalls mit Berner Beteiligung am internationalen OPERA-Experiment.

Berner Gruppe macht Teilchen-Kontrolle am Anfang

Um eine solche Messung durchführen zu können, ist eine exakte Kenntnis der Eigenschaften des Neutrinostrahls – die Energie der Neutrinos, die Anzahl der vor dem Umwandlungsprozess bereits vorhandenen Elektron-Neutrinos und weitere Faktoren – notwendig. Hierzu befindet sich in unmittelbarer Nähe zur Strahlquelle ein Komplex aus mehreren Detektoren. Die Forschenden hatten vor Beginn der Messungen einen Magneten installiert, der die Teilchen identifiziert und den kompletten Detektor umschliesst.

Unter der Leitung von Prof. Antonio Ereditato vom AEC arbeitet die Berner Gruppe am grössten dieser Detektoren mit, sie ist ebenfalls an der Analyse der entsprechenden Daten beteiligt. Neben der Vermessung des Neutrinostrahls werden verschiedene Reaktionen von Neutrinos mit Materie im Detail untersucht. Diese sind nicht nur für die Analyse des T2K-Experiments, sondern auch für andere Experimente in der Neutrinophysik von Bedeutung.

«Die Beobachtung dieser sogenannten Neutrino-Oszillationen ist wichtig für unser Verständnis von der Entstehung des Universums», sagt Antonio Ereditato. Eines der grössten, noch ungeklärten Rätsel der Wissenschaft sei bis heute, warum beim Urknall mehr Materie als Antimaterie erzeugt wurde. Eine solche Asymmetrie wurde bereits im Bereich der Quarks nachgewiesen, jedoch reicht der Effekt nicht aus, um das Rätsel zu lösen.

Neutrino-Oszillationen könnten bald wichtige Hinweise über eine ähnliche Asymmetrie liefern und damit das Verständnis über die Entstehung des Universums verbessern. Der nun beobachtete neue Typ von Neutrino-Oszillationen vervollständigt die notwendigen Grundlagen zur Messung der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie durch Neutrinos. Die Resultate haben auch Auswirkungen auf die allgemeine Physik: «Die Messungen der Umwandlung von Neutrinos in eine andere Neutrino-Art zeigen, dass das Standardmodell der Physik erweitert werden muss», so Ereditato.

Das T2K-Experiment in Japan

Das Neutrino-Experiment produziert an der Ostküste Japans in Tokai einen hochenergetischen Myon-Strahl und schiesst diesen rund 300 Kilometer durch die japanischen Berge, wo der «Super-Kamiokande-Detektor» die Spuren der eintreffenden Teilchen misst. «T2K» steht für «Tokai to Kamiokande». Bereits 280 Meter nach dem Start wird der Strahl von einem ersten Detektor gemessen, dem «near detector 280 (ND280). An der Installation und der Auswertung der Daten von ND280 sind die Berner Forschenden massgeblich beteiligt. Weitere grosse Neutrino-Experimente, an denen die Berner Teilchenpyhsiker mitarbeiten, sind OPERA, EXO-200 und MicroBooNE.

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern
15.09.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

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: 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,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Im Focus: Quantensensoren entschlüsseln magnetische Ordnung in neuartigem Halbleitermaterial

Physiker konnte erstmals eine spiralförmige magnetische Ordnung in einem multiferroischen Material abbilden. Diese gelten als vielversprechende Kandidaten für zukünftige Datenspeicher. Der Nachweis gelang den Forschern mit selbst entwickelten Quantensensoren, die elektromagnetische Felder im Nanometerbereich analysieren können und an der Universität Basel entwickelt wurden. Die Ergebnisse von Wissenschaftlern des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel sowie der Universität Montpellier und Forschern der Universität Paris-Saclay wurden in der Zeitschrift «Nature» veröffentlicht.

Multiferroika sind Materialien, die gleichzeitig auf elektrische wie auch auf magnetische Felder reagieren. Die beiden Eigenschaften kommen für gewöhnlich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungen

Biowissenschaftler tauschen neue Erkenntnisse über molekulare Gen-Schalter aus

19.09.2017 | Veranstaltungen

Zwei Grad wärmer – und dann?

19.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

»Laser in Composites Symposium« in Aachen – von der Wissenschaft in die Anwendung

19.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zentraler Schalter der Immunabwehr gefunden

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien

19.09.2017 | Biowissenschaften Chemie