Der weltweit größte Neutrino-Detektor, das Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) in China, hat seine ersten Ergebnisse veröffentlicht und damit die bisher präzisesten Messungen der Neutrino-Eigenschaften erzielt. Nach nur 59 Betriebstagen hat JUNO ein halbes Jahrhundert früherer Forschung übertroffen und die Schlüsselparameter, die diese schwer fassbaren Teilchen steuern, mit beispielloser Genauigkeit eingegrenzt.
Die gespenstische Natur der Neutrinos
Neutrinos sind bekanntermaßen schwer zu untersuchen; Billionen davon passieren jede Sekunde den menschlichen Körper, ohne zu interagieren. Diese „Geisterteilchen“ haben eine winzige Masse und hinterlassen beim Passieren von Detektoren selten Spuren, was sie zu einer der am schwierigsten zu beobachtenden subatomaren Einheiten macht. Dennoch sind Physiker sehr an ihnen interessiert, weil sie Hinweise auf die Physik enthalten, die über das Standardmodell hinausgehen, unsere derzeit beste Beschreibung der Bausteine des Universums.
Neutrino-Oszillationen: Ein Riss im Standardmodell
Das Standardmodell sagte voraus, dass Neutrinos masselos wären, doch Experimente bewiesen das Gegenteil. Neutrinos oszillieren zwischen drei „Geschmacksrichtungen“ – Elektron, Myon und Tau – und ändern auf ihrer Reise ständig ihre Identität. Dieses durch den Nobelpreis für Physik 2015 bestätigte Schwingungsphänomen offenbart eine Eigenschaft, die im Standardmodell nicht berücksichtigt wird.
„Neutrinos sind die einzigen Teilchen, für die es eine Eigenschaft gibt, die das Standardmodell nicht vorhersagt“, sagt Gioacchino Ranucci, stellvertretender Sprecher von JUNO. „Neutrinos sind also das einzige Portal zur Physik jenseits des Standardmodells.“
JUNO: Ein gewaltiger Sprung in der Erkennung
JUNO arbeitet tief unter der Erde, wo die Erdkruste es vor störenden Partikeln schützt. Der Detektor selbst ist eine 35 Meter breite Kugel, die mit 20.000 Tonnen flüssigem Szintillator gefüllt ist und so konstruiert ist, dass sie aufblitzt, wenn ein Neutrino mit ihr interagiert. Sensoren rund um den Tank lokalisieren diese Blitze und ermöglichen es den Physikern, die schwer fassbaren Teilchen zu analysieren. JUNO zeichnet sich durch seine Größe aus; Es enthält 20-mal mehr Szintillator als jedes frühere Experiment, was seine Empfindlichkeit dramatisch erhöht.
Was kommt als nächstes? Die Jagd nach neuer Physik
Die ersten Ergebnisse von JUNO bestätigen seine Leistungsfähigkeit und signalisieren das Potenzial für bahnbrechende Entdeckungen. Ziel der Forscher ist es, die Messungen der Neutrino-Oszillationsparameter weiter zu verfeinern und schließlich langjährige Rätsel der Physik zu lösen. Dazu gehört die Ordnung der Neutrino-Massenzustände, was möglicherweise das Ungleichgewicht zwischen Materie und Antimaterie im Universum erklärt.
Die von JUNO gebotene Präzision könnte unser Verständnis der Grundlagenphysik neu definieren. Wenn Forscher mehr Daten sammeln, könnten diese geisterhaften Teilchen endlich die Geheimnisse enthüllen, die jenseits des Standardmodells verborgen liegen, und das Universum in einen schärferen Fokus rücken.
