Wie viel wiegt ein Neutrino?

(Text: Jan Berndorff)

Neutrinos muten geisterhaft an: Sie sind die häufigsten Teilchen im Universum, im wahrsten Sinne allgegenwärtig. Nur bemerkt sie niemand. Winzig klein, extrem leicht und ohne elektrische Ladung treten Neutrinos nur äußerst selten mit anderen Teilchen in Kontakt. Selbst feste Materie durchfliegen sie fast ohne Kollision. Zum Beispiel sausen jede Sekunde 60 Milliarden von ihnen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit durch jeden Quadratzentimeter unseres Körpers, ohne dass wir das Geringste spüren.

Die Geisterteilchen entstehen im brodelnden Zentrum eines Sterns. Jedes Mal, wenn dort ein Atomkern ein Elektron einfängt oder abgibt, wird ein Neutrino frei und saust ins All. Lange dachte man, Neutrinos seien masselos. Aber in den letzten Jahren erkennt die Astrophysik immer mehr, dass sie durchaus Einfluss auf viele Vorgänge im All haben – zum Beispiel sind sie Mitauslöser der gewaltigsten Schauspiele im Universum: der Explosion großer Sterne. Neutrinos müssen daher eine – wenn auch geringe – Masse haben.

Wie winzig diese ist, haben nun Forschende des »Karlsruhe Tritium Neutrino Experiments« (»Katrin«) mit zuvor unerreichter Genauigkeit bestimmt. Dazu haben sie den radioaktiven Zerfall des Wasserstoffisotops Tritium analysiert, bei dem ebenfalls Neutrinos entstehen. Aus der Energieverteilung der erzeugten Elektronen konnten sie eine Obergrenze für die Masse des Neutrinos herleiten. Ergebnis: Es muss unter 0,8 Elektronenvolt wiegen. Das Elektronenvolt ist quasi die Masseeinheit für das Gewicht von Elementarteilen. Ein Elektronenvolt entspricht etwa dem Milliardstel der Masse eines Protons. Und dieses wiegt gut 1,5 quadrillionstel Gramm. Das Gewicht eines Neutrinos ist also unfassbar gering – aber eben nicht null.

Der Artikel ist in der Ausgabe 05/2022 von P.M. Schneller Schlau erschienen.