AUf diese Weise ist es 1956 dden Wissenschaftlern Clyed Cowan und Frederick Reines gelungen, die Existenz der Neutrinos nachzuweisen und seitdem werden sie von den Forschern intensiv untersucht. Lange Zeit war zum Beispiel nicht klar, ob Neutrinos eine Masse haben. Heute weiß man, dass sie NICHT masselos sind, aber ihre Masse ist so enorm gering, dass man sie immer noch nicht genau messen konnte. AUßerdem gibt es drei verschiedene Arten von Neutrinos, die sich noch dazu ineinandern umwandeln können, was ihre Untersuchung weiter verkompliziert.
Bei den Kernreaktionen im Inneren der Sonne entstehen zum Beispiel jede Menge Neutrinos die genau wie Sonnenlicht und Energie hinaus ins All strahlen. Als man anfing, diese Sonnenneutrinos in Detektoren nachzuweisen, hat man gemerkt, dass viel zu wenig ankommen. Man hatte mehr erwartet – aber damals eben noch nicht gewusst, dass es drei Neutrinoarten gibt, und ein Neutrino der einen Art sich immer wieder mal in ein Neutrino einer anderen Art umwandeln kann. Und da die Detektoren nur darauf ausgerichtet waren, eine ganz bestimmte Art zu registrieren, hat man viel verpasst.
Neutrinodetektoren sind aber an sich schon ziemlich komplizierte Geräte. Da Neutrinos eben so enorm selten mit normaler Materie wechselwirken, braucht man sehr, sehr viel normale Materie im Detektor, um die Chance zu erhöhen, dass zumindest ein paar Wechselwirkungen dabei sind, die man nachweisen kann. Eine Methode die dabei verwendet wird, nutzt große Mengen an Wasser oder Eis. Hauptsache die Materie ist durchsichtig, denn darauf kommt es an. Wenn ein Neutrino doch mal auf ein Teilchen der normalen Materie trifft, dann kann es bei dieser Wechselwirkung zum Beispiel ein Elektron erzeugen. Das bewegt sich dann enorm schnell; schneller als die lokale Lichtgeschwindigkeit.
Denn Licht erreicht ja nur im absoluten Vakuum seine Höchstgeschwindigkeit von 299.792,458 Kilometer pro Sekunde . Bewegt es sich durch Materia, also zum Beispiel durch Luft oder Wasser, dann ist es ein bisschen langsamer. Und sehr schnelle Teilchen wie eben die von den Neutrinos erzeugten Elektronen können das Licht bei der Bewegung durch die Materie überholen. Dabei entsteht eine Art “Optische Schockwelle”; so etwas ähnliches wie der Überschnallknall, der zu hören ist, wenn man die Schallgeschwindigkeit überschreitet. Bewegt sich ein Teilchen schneller als Licht, dann knallt es zwar nicht, aber es gibt einen charakteristischen Lichtblitz, die sogenannte Cherenkov-Strahlung. Und die kann man nachweisen. So ein Neutrinodetektor besteht also aus gigantischen Tanks voll mit Wasser und Geräten, die noch die kleinsten Lichtblitze registrieren.
Diese Detektoren kann man aber nicht einfach irgendwo in die Gegend stellen. Es macht ja auch keinen Sinn, wenn man ein Teleskop direkt unter die Fluchtlichtstrahler in einem Fußballstadion stellt. Das ganze Licht der Strahler würde das schwache Licht der Sterne überstrahlen und man würde nicht sehen, was man möchte. Genauso gibt es überall störende “Hintergrundneutrinos”; also Neutrinos die bei allen möglichen Prozessen erzeugt werden, die einen nicht interessieren wenn man zum Beispiel die Neutrinos von der Sonne beobachten will. Man muss sich vor diesen störenden Neutrinos abschirmen und möglichst viel Materie zwischen sie und den Detektor bringen. Deswegen findet man die Neutrinodetekoren meistens tief im Untergrund; in alten Minenschächten zum Beispiel.
Das blockiert natürlich nicht alle Neutrinos ab denn die lassen sich von normaler Materie ja kaum aufhalten. Aber zumindest wird das “Neutrinorauschen”, das aus allen Richtungen auf den Detektor einprasselt, ein wenig reduziert und man kann sich besser auf das wesentliche konzentrieren.
Zum Beispiel die Beobachtung des Himmels. Die Neutrino-Astronomie ist im Vergleich zur normalen Astronomie noch nicht recht weit fortgeschritten. Wie gesagt: Es ist enorm schwierig, die Neutrinos nachzuweisen. Bis jetzt hat man das “Neutrinolicht” erst bei zwei Himmelsobjekten zweifelsfrei nachweisen können.
Eines davon ist natürlich unsere Sonne. Bei den Kernreaktionen in ihrem Inneren, wo Wasserstoff zu Helium fusioniert wird, entstehen auch Unmengen an Neutrinos. Da sie mit dem Rest der normalen Materie kaum wechselwirken, verlassen sie den Kern der Sonne sofort. Die Lichtteilchen dagegen stoßen andauernd gegen Teilchen der Sonnenmaterie und brauchen im Durchschnitt hunderttausend Jahre, um die Oberfläche zu erreichen. Die Neutrinos dagegen gehen glatt durch und sie liefern wichtige Informationen darüber, WELCHE Kernreaktionen im Detail ablaufen.
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