Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf der Jagd nach neuen Neutrinos

03.11.2015

Berner Technologie ist vorne mit dabei auf der Suche nach neuen Elementarteilchen. Das internationale Neutrino-Grossprojekt «MicroBooNE» in den USA mit Berner Beteiligung ist erfolgreich gestartet.

Neutrinos zu messen ist nicht einfach – sie sind nur sehr schwer nachweisbar und werden daher auch «Geisterteilchen» genannt. Weltweit erforschen mehrere Projekte die rätselhaften Teilchen, die eigentlich laut dem Standardmodell der Physik keine Masse haben dürften. Sie bestehen aber aus drei Typen, die sich ineinander umwandeln können – und somit doch eine Masse haben.


Prototyp der «Liquid Argon Time Projection Chamber», die in Bern entwickelt wurde.

Universität Bern


Ein Neutrino wird erst sichtbar, als es etwa in der Mitte des Bildes auf ein Argon-Atom trifft (roter Punkt). Daraus entstehen Partikel, deren Spuren im Detektor ebenfalls sichtbar sind.

MicroBooNE Experiment, Fermilab

Um Neutrinos sichtbar zu machen, sind riesige Detektoren nötig. Der MicroBooNE-Detektor am renommierten Teilchenphysik-Institut Fermilab nahe Chicago (USA) setzt nun erfolgreich eine innovative Technologie zur Aufzeichnung von Neutrinos ein.

Diese Technologie beruht auf dem Edelgas Argon und wurde in den letzten zehn Jahren unter massgeblichen Beiträgen der Universität Bern entwickelt. Daher liegt die wissenschaftliche Leitung des internationalen Grossprojekts auch beim Berner Teilchenphysiker Michele Weber vom Albert Einstein Center (AEC) und Laboratorium für Hochenergie-Physik der Universität Bern. Das Experiment läuft über drei Jahre und soll die Frage klären, ob neben den drei bekannten Typen von Neutrinos noch ein vierter Typ besteht.

Die Beschleuniger-Anlage am Fermilab, welche die Neutrinos erzeugt, wurde am 15. Oktober in Betrieb genommen. Schon kurz darauf fanden sich im MicroBooNE-Detektor die Spuren der ersten Neutrino-Interaktionen. «Ein unglaublich spannender Moment und wichtiger Meilenstein nach neun Jahren Planung und Bauzeit», sagt Physikprofessor Weber. Am Experiment sind über 100 Physikerinnen und Physiker beteiligt, darunter ein Team von zehn Forschenden der Universität Bern.

Berner Präzision seit 2006

Argon ist um 40 Prozent dichter als Wasser, weshalb die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass Neutrinos damit interagieren. Der MicroBooNE-Detektor besteht aus einem zehn Meter langen Tank mit dreieinhalb Metern Durchmesser. Dieser ist mit 170 Tonnen flüssigem Argon gefüllt und auf minus 185 Grad Celsius heruntergekühlt. Bei einer Kollision eines künstlich erzeugten Neutrinos mit einem Argon-Atom entstehen Spuren im Tank, die dann aufgezeichnet werden. Daraus werden hochauflösende 3D-Bilder rekonstruiert, um damit die Eigenschaften der Neutrinos zu studieren.

«Dass Neutrinos von grossem Interesse sind, zeigt auch die Tatsache, dass der Physik-Nobelpreis 2015 für die Entdeckung der Umwandlungen von Neutrinos vergeben wurde», sagt Prof. Antonio Ereditato, Direktor des Albert Einstein Center. Unter Ereditatos Leitung ist das Berner Team neben weiteren Neutrino-Experimenten seit 2006 massgeblich an der Entwicklung der Technologie der «Liquid Argon Time Projection Chamber» beteiligt. Diese ermöglicht es, Interaktionen von Neutrinos millimetergenau aufzuzeichnen. Zudem bauten die Berner Forschenden ein neuartiges Laser-System zur Kalibrierung des Detektors und grosse Detektor-Panels, die kosmische Strahlen identifizieren, welche sonst die Spuren der Neutrinos «überschatten» würden.

Die ersten Neutrino-Messungen von MicroBooNE sind laut den Forschenden auch ein wichtiger Schritt für zukünftige Grossprojekte in der Neutrino-Physik. «Was für die Physik der Protonen-Kollisionen der LHC am CERN in Genf ist, das sind für die Neutrinos die Forschungszentren in Japan und den USA», sagt Ereditato. Er spielt bei der Konzeption von mehreren weiteren Detektoren, die am Fermilab geplant sind und auf derselben Technologie aufbauen wie MicroBooNE, eine Schlüsselrolle. Das grösste dieser geplanten Projekte ist ein internationales, 1.4 Milliarden Dollar teures Experiment mit einem von Chicago nach South Dakota gerichteten Neutrino-Strahl, das sogenannte Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). «MicroBooNE ist sozusagen die Feuertaufe für dieses Grossprojekt – und es hat alles auf Anhieb geklappt», sagt Weber erfreut.

Weitere Informationen:

http://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2015/medie...

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Was die Tiefsee über die Sterne verrät
18.12.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Beim Phasenübergang benutzen die Elektronen den Zebrastreifen
17.12.2018 | Universität Stuttgart

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: Wie Bakterien ein Antibiotikum ausschalten

Forscher des HZI und HIPS haben entdeckt, dass resistente Bakterien den Wirkstoff Albicidin mithilfe eines massenhaft gebildeten Proteins einfangen und inaktivieren

Gegen die immer häufiger auftauchenden multiresistenten Keime verlieren gängige Antibiotika zunehmend ihre Wirkung. Viele Bakterien haben natürlicherweise...

Im Focus: How bacteria turn off an antibiotic

Researchers from the HZI and the HIPS discovered that resistant bacteria scavenge and inactivate the agent albicidin using a protein, which they produce in large amounts

Many common antibiotics are increasingly losing their effectiveness against multi-resistant pathogens, which are becoming ever more prevalent. Bacteria use...

Im Focus: Wenn sich Atome zu nahe kommen

„Dass ich erkenne, was die Welt im Innersten zusammenhält“ - dieses Faust’sche Streben ist durch die Rasterkraftmikroskopie möglich geworden. Bei dieser Mikroskopiemethode wird eine Oberfläche durch mechanisches Abtasten abgebildet. Der Abtastsensor besteht aus einem Federbalken mit einer atomar scharfen Spitze. Der Federbalken wird in eine Schwingung mit konstanter Amplitude versetzt und Frequenzänderungen der Schwingung erlauben es, kleinste Kräfte im Piko-Newtonbereich zu messen. Ein Newton beträgt zum Beispiel die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade, und ein Piko-Newton ist ein Millionstel eines Millionstels eines Newtons.

Da die Kräfte nicht direkt gemessen werden können, sondern durch die sogenannte Kraftspektroskopie über den Umweg einer Frequenzverschiebung bestimmt werden,...

Im Focus: Datenspeicherung mit einzelnen Molekülen

Forschende der Universität Basel berichten von einer neuen Methode, bei der sich der Aggregatzustand weniger Atome oder Moleküle innerhalb eines Netzwerks gezielt steuern lässt. Sie basiert auf der spontanen Selbstorganisation von Molekülen zu ausgedehnten Netzwerken mit Poren von etwa einem Nanometer Grösse. Im Wissenschaftsmagazin «small» berichten die Physikerinnen und Physiker von den Untersuchungen, die für die Entwicklung neuer Speichermedien von besonderer Bedeutung sein können.

Weltweit laufen Bestrebungen, Datenspeicher immer weiter zu verkleinern, um so auf kleinstem Raum eine möglichst hohe Speicherkapazität zu erreichen. Bei fast...

Im Focus: Data storage using individual molecules

Researchers from the University of Basel have reported a new method that allows the physical state of just a few atoms or molecules within a network to be controlled. It is based on the spontaneous self-organization of molecules into extensive networks with pores about one nanometer in size. In the journal ‘small’, the physicists reported on their investigations, which could be of particular importance for the development of new storage devices.

Around the world, researchers are attempting to shrink data storage devices to achieve as large a storage capacity in as small a space as possible. In almost...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

18.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Methode für sichere Brücken

18.12.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics