KATRIN Instrument Wie viel wiegt ein Neutrino?

Neutrinos gibt es überall, sie durchdringen fast alles. Trotzdem sind die elektrisch neutralen Elementarteilchen extrem schwer nachzuweisen. Jetzt ist es deutschen Forschern gelungen, die Masse der Teilchen zu bestimmen.

Neutrino
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Neutrinos sind vermutlich die am häufigsten vorkommenden massiven Teilchen des Universums. Auch wir kommen permanent mit ihnen in Kontakt, aber sie fliegen einfach durch uns durch - vermutlich Milliarden von ihnen in jeder Sekunde und wahrscheinlich mit Lichtgeschwindigkeit. Da sie dabei praktisch kaum eine Wechselwirkung zeigen, ist es unglaublich schwer, sie nachzuweisen. Und die Detektoren stehen dabei im völligen Gegensatz zur Größe der Teilchen. Das Hochenergie-Neutrino-Observatorium IceCube im Eis des Südpols etwa hat eine Größe von einem Kubikkilometer.

Neutrino-Forschung in Deutschland

Ein Mann im Schutzanzug steh in einem großen silbernen Zylinder
Beim KATRIN Experiment in Karlsruhe suchen Forscher die Masse von Neutrinos. Bildrechte: Katrin/KIT

Die Neutrino-Forschung in Deutschland findet zum Beispiel am Karlsruher Institut für Technologie statt. Dort läuft das KATRIN-Experiment - KATRIN für Karlsruher Tritium Neutrino-Kollaboration.

Hier versuchen die Forscher eines der Rätsel der Neutrinos zu lösen. Haben Neutrinos einen Masse? Und wenn ja: Wie schwer ist das Teilchen? Und jetzt haben sie zum ersten Mal eine Antwort auf die Frage.

500.000 Mal leichter als ein Elektron

"Wir freuen uns, ihnen das Ergebnis unserer ersten Neutrino-Masse-Messung mitteilen zu können", so steht es auf der Seite des KATRIN-Experiments. Und es lautet: Ein Neutrino wiegt maximal 1,1 Elektronenvolt.

Ein Schwertransporter fährt durch ein Dorf, viele Menschen schauen zu
Die Lieferung des 23 Meter langen Tanks für das Experiment sorgte in Karlsruhe für großes Aufsehen. Bildrechte: Katrin/KIT

Aber warum nicht Gramm, weder Milli noch Mikro, sondern Elektronenvolt? In der Teilchenphysik ist das eine gängige Maßeinheit auch für die Masse. Man kann sie auch umrechnen, aber der Wert ist extrem klein, er entsteht wenn man 1 Elektronenvolt (eV) durch das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit teilt – entsprechend der berühmten Einsteinschen Formel E=mc2. Und dabei kommt ein Wert von rund 1,783 mal 10 hoch minus 36 Kilogramm heraus - eine Zahl mit einer Null vor und sehr vielen nach dem Komma.

Das ist ziemlich unhandlich. Deshalb haben auch die Physiker in Karlsruhe einen anderen Vergleich gewählt. Die Masse des Neutrinos ist 500.000 Mal geringer als die eines Elektrons. Und damit halbierten die Forscher den bisher bekannten Wert von 2 eV.

Warum ist das so wichtig?

Die Forscher hoffen, dass sie mit der Lösung des Neutrino-Rätsels viele weitere ungeklärte Fragen der Physik beantworten können, etwa zum Urknall und zur Antimaterie. Deshalb arbeiten am KATRIN 200 Forscher aus ganz Europa und Amerika. Sie untersuchen für ihre Experimente den Betazerfall von Tritium - einem radioaktiven Wasserstoffisotop, das ein Elektron und ein Neutrino emittiert. Den jetzt veröffentlichten Wert ermittelten die Forscher während eines 28 Tage dauernden Messzyklusses im Frühahr 2019.

Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | Dokumentation | 20. Januar 2019 | 22:15 Uhr

1 Kommentar

IM Larve am 22.11.2019

Meine Personenwaage hat 130 kg angezeigt. Schuld sind die Neutrinos, ich hab’s doch gewusst.