Wie zählt man Geisterteilchen?

Wie schimmernde Edelsteine umgeben »Photomultiplier« zwei verschachtelte, transparente Tanks. In einem von acht Detektoren des Neutrino-Experiments in Daya Bay lauern sie auf extrem schwache Lichtblitze, die im Inneren der Zylinder aufleuchten: Spuren der mysteriösen Neutrinos. Milliarden der superleichten Teilchen durchströmen jede Sekunde unseren Körper. Sie entstehen bei Kernreaktionen, etwa im Inneren der Sonne.

Die Anlage im chinesischen Daya Bay zählt Neutrinos aus drei nahen Atomkraftwerken und misst ihre Energie. Die Partikel flitzen durch eine Spezialflüssigkeit in den Tanks und stoßen dabei hin und wieder mit Atomkernen zusammen. Dann senden sie Licht aus, das die Photomultiplier verstärken. Neutrinos könnten erklären, warum sich Materie und Antimaterie nach dem Urknall nicht vollständig gegenseitig auslöschten, sondern etwas Materie übrig blieb: das Universum. Die Teilchen existieren in drei Formen, die sich ineinander umwandeln, als würde ein Adler im Flug zum Spatzen oder zur Möwe. Einige scheinen sogar zu verschwinden: In Daya Bay fand man vor einiger Zeit weniger Neutrinos als erwartet. Gibt es eine vierte, noch nicht messbare Form? Eine solche Entdeckung könnte das Standardmodell der Teilchenphysik gehörig durcheinanderwirbeln.

(Text: Nora Saager)

Dieser Artikel ist in P.M. Fragen & Antworten 07/2020 erschienen.