Geisterteilchen: Neutrinos bei der Umwandlung von Atomen beobachtet
Am Snolab (Sudbury Neutrino Observatory Laboratory)(öffnet im neuen Fenster) im kanadischen Sudbury, einem der genausten Neutrinodetektoren weltweit, konnte erstmals verlässlich beobachtet werden, wie Neutrinos mit dem Kohlenstoffisotop 13 C interagieren. Nachgewiesen wurde der Prozess durch ein Elektron, dem 10 Minuten später ein Positron folgt.
13 C macht etwa 1 Prozent des gesamten Kohlenstoffs aus. Wird das Isotop von einem energiereichen Neutrino getroffen, sendet es ein Elektron aus, das eines der Neutronen im Atomkern in ein Proton umwandelt. Aus Kohlenstoff wird Stickstoff.
Das Stickstoffisotop 13 N ist jedoch instabil und besitzt eine Halbwertzeit von 10 Minuten. Dann emittiert es ein Positron und wandelt sich wieder in 13 C um. Über eine Beobachtungsdauer von 231 Tagen konnte diese theoretisch vorhergesagte Interaktion beobachtet werden.
Außergewöhnlicher Standort macht es möglich
Zwar befindet sich das Snolab(öffnet im neuen Fenster) mit dem Neutrinodetektor nur in 2.070 m Tiefe unter der Erde, aber die geologische Struktur sorgt für eine besonders gute Abschirmung gegen kosmische Strahlung, insbesondere gegenüber Myonen(öffnet im neuen Fenster) . Ein vergleichbar abgeschirmter Detektor unter Wasser müsste sich in über 6.000 m Tiefe befinden.
Deshalb konnte die Interaktion der Neutrinos, die bei der Kernfusion in der Sonne ausgesendet wurden, nahezu deckungsgleich mit den theoretischen Vorhersagen nachgewiesen werden. Das bestätigt, dass die zugrundeliegenden Modelle gut mit der Realität übereinstimmen.
Essenziell für das Verständnis der Kernfusion
Weil Neutrinos ausschließlich schwach wechselwirken, lässt sich diese Grundkraft in Experimenten wie im Snolab besonders gut erforschen. Die Forscher erhoffen sich, dadurch besser zu verstehen, wie beispielsweise die Fusion zweier Protonen funktioniert, der entscheidende Prozess bei der Kernfusion.