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Neutrino



Das Neutrino ist ein Elementarteilchen. Es gehört zu den Leptonen und wird nur durch die Schwache Wechselwirkung und, wie jedes Elementarteilchen, gemäß Allgemeiner Relativitätstheorie auch durch die Gravitation beeinflusst. Das Neutrino besitzt als Fermion im Standardmodell einen Spin von und negative Helizität. Die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit des Neutrinos ist äußerst klein. Sein Nachweis ist nur über den geladenen und neutralen Strom, das Z-Boson und das W-Boson als Austauschteilchen der Schwachen Wechselwirkung möglich und daher schwierig. Das Symbol für das Neutrino ist der griechische Buchstabe "Ny", ν.

Table of contents
1 Drei Neutrinogenerationen und Antineutrinos
2 Neutrino- und Antineutrinoreaktionen
3 Neutrinomasse
4 Neutrinoastronomie
5 Videos
6 Weblinks

Drei Neutrinogenerationen und Antineutrinos

Es gibt drei Generationen von Neutrinos: Jede Neutrinoart ist mit einem der drei Leptonen Elektron, Myon und Tauon assoziiert. Man spricht vom Elektron-Neutrino (νe), Myon-Neutrino (νμ) und Tau- oder Tauon-Neutrino (ντ).

Daneben gibt es zu jedem Neutrino auch ein Antiteilchen (Antineutrino), also ein Anti-Elektron-Neutrino, Anti-Myon-Neutrino und Anti-Tauon-Neutrino.

Neutrino- und Antineutrinoreaktionen

Die bekannteste Reaktion, an der ein Neutrino teilnimmt, ist der Betazerfall, in dem ein Neutron in ein Proton, ein Elektron und ein Anti-Elektron-Neutrino zerfällt.

Das kontinuierliche Spektrum des Betazerfalls führte Wolfgang Pauli dazu, ein bis dahin unbeobachtetes Elementarteilchen zu postulieren. Dieses Teilchen sollte einen Teil der beim Zerfall freiwerdenden Energie tragen, und so die Impulserhaltung sicherstellen. Pauli nannte sein am 4. Dezember 1930 in einem privaten Brief postuliertes hypothetisches Teilchen zuerst Neutron; um einen Konflikt mit dem heute unter gleichem Namen bekannten Teilchen zu vermeiden, benannte Enrico Fermi es in Neutrino (kleines Neutron, "Neutrönchen") um. Erst 1933 stellte Pauli seine Hypothese einem breiteren Publikum vor und musste dann noch 23 Jahre auf den experimentellen Nachweis warten.

Elektron-Neutrinos entstehen auch in großer Zahl in der Sonne bei der Fusion von Wasserstoff zu Helium. Die Beobachtung der so genannten Sonnenneutrinos ist wichtig, um die exakten Prozesse im Inneren der Sonne und die fundamentalen Wechselwirkungen der Physik zu verstehen.

Neutrinomasse

Neueste Forschungen deuten darauf hin, dass Neutrinos eine sehr kleine aber von Null verschiedene Ruhemasse besitzen, und sich von einer Neutrinoart in eine andere umwandeln können (Neutrinooszillation). Eine Bestätigung dieser Beobachtung hätte weitreichende Konsequenzen für die Kosmologie, insbesondere in der Frage der Dunklen Materie. Eine von Null verschiedene Ruhemasse der Neutrinos könnte das Problem der solaren Neutrinos lösen.

Im Standardmodell der Elementarteilchen wird die Neutrinomasse per Definition zu Null gesetzt, so dass der Nachweis einer Neutrinomasse in Konflikt zu diesem Modell steht. Es gibt jedoch Erweiterungen zu dem heutigen Standardmodell und auch einige interessante Große Vereinheitlichte Theorien, welche massive Neutrinos voraussagen.

Neutrinoastronomie

Bekannte Neutrinodetektoren sind das Sudbury Neutrino Observatory (SNO) und Super-Kamiokande. Sie weisen solare und atmosphärische Neutrinos nach und erlauben u. a. Rückschlüsse auf die Neutrinomasse und Neutrinoart, da die im Sonneninneren ablaufenden Reaktionen bekannt sind. Experimente wie Chooz oder Kamland sind in der Lage über den inversen Betazerfall Geoneutrinos und Reaktorneutrinos nachzuweisen und liefern komplementäre Information aus einem Bereich, der von solaren Neutrinodetektoren nicht abgedeckt wird.

Experimente wie Amanda, Antares und Nestor haben den Nachweis kosmogener Neutrinos zum Ziel.

Auch die bei Supernovaexplosionen entstehenden Neutrinos lassen sich nachweisen und geben Informationen über die Vorgänge während einer Supernova.

Videos

Weblinks




     
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