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 Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten