Geisterteilchen wiegen: Masse von Neutrinos sehr genau gemessen

In Karlsruhe ist es gelungen, die Masse eines der leichtesten Teilchen im Universum so genau zu bestimmen wie nie zuvor. Das ist eine wichtige Grundlage, um letztlich ziemlich große Fragen der Kosmologie genauer klären zu können. Es geht dabei um Neutrinos. Bei diesen handelt es sich um Elementarteilchen, die fast keine Masse haben und auch noch elektrisch Neutral sind. Aufgrund dessen interagieren sie nur extrem selten mit anderer Materie, was sie entsprechend schwer zu beobachten macht. Immerhin fliegen sie normalerweise einfach durch jedes Messinstrument hindurch. In großen Kavernen kann man die fast überall vorhandenen Neutrinos manchmal detektieren, wenn sie zufällig doch mal an ein Wassermolekül anstoßen und dabei einen kurzen Lichtblitz erzeugen.

Es ist also schlicht nicht möglich, ein Neutrino zu fangen und auf eine Waage oder eine zumindest ähnliche Mess-Appartur zu legen. Daher wurde im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) seit einiger Zeit am KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment (Katrin) gearbeitet, einem Projekt mit internationaler Beteiligung. Und hier konnte nun tatsächlich ein Durchbruch erzielt werden. Mess-Anlage in Karlsruhe

Große Anlage für winzige Teilchen

Bei dem Experiment beobachtet man den Beta-Zerfall von Tritium, einem instabilen Wasserstoff-Isotop. Aus der Energieverteilung der leichter zu messenden Teilchen kann hier letztlich auch die Masse des beim Zerfall entstehenden Neutrinos berechnet werden. Das ist allerdings nicht so einfach, wie es klingt. Die Messanlage mit einem riesigen Spektrometer ist immerhin 70 Meter lang. Und die meiste Arbeit liegt dann darin, die Störsignale zu minimieren und die eigentliche Signalrate zu verstärken.

Bei den Messungen kam nun heraus, dass eine neue Obergrenze für die Neutrinomasse von 0,8 eV festgestellt werden kann. Das ist die bisher genaueste Annäherung und unter Teilchenphysikern bringt es einiges an Achtung hervor, dass hier die 1-eV-Barriere durchbrochen werden konnte. Die Ergebnisse wurden nun im Journal Nature Physics veröffentlicht und in der nächsten Zeit hofft man die Empfindlichkeit des Systems noch weiter steigern zu können.

Siehe auch: Alte Idee, neuer Detektor: CERN kann erstmals Neutrinos nachweisen