Geisterteilchen: Sterile Neutrinos sind Messfehler oder etwas ganz anderes
Drei Generationen, nach dem englischen flavor auch Geschmacksrichtungen genannt, von Neutrinos gibt es. Unstimmigkeiten in Experimenten verschiedener Forschungseinrichtungen über Jahre hinweg deuteten jedoch auf eine vierte Art des Teilchens hin, ein steriles Neutrino.
Während Neutrinos ohnehin nur der schwachen Wechselwirkung und der Gravitation ausgesetzt sind, dürfte das sterile Neutrino in der Theorie noch nicht einmal über die schwache Wechselwirkung mit anderer Materie interagieren. Somit gibt es bisher keinen Nachweis, nur Störungen in Experimenten, die auf seine Existenz hindeuten.
Parallele Forschungen weltweit
Ein Forschungsteam unter Beteiligung der britischen University of Cambridge(öffnet im neuen Fenster) hat mithilfe des Teilchenbeschleunigers am Fermilab(öffnet im neuen Fenster) nahe Chicago, USA, mit großer Wahrscheinlichkeit die Existenz eines sterilen, leichten Neutrinos ausgeschlossen.
Wobei die Wahrscheinlichkeit nur bei 95 Prozent liegt und damit im Bereich der doppelten Standardabweichung. Für ein sicheres Ergebnis wäre nach üblichem Vorgehen die fünffache Standardabweichung nötig.
Gleichzeitig mit der zugehörigen Studie in Nature(öffnet im neuen Fenster) erschien eine zweite Studie ebenda(öffnet im neuen Fenster) , die die Chance auf sterile Neutrinos jenseits des Standardmodells der Physik weiter verschlechtert.
Katrin erfasst auch schwerere Teilchen
Auch am Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (Katrin) am Karlsruher Institut für Technologie(öffnet im neuen Fenster) wurde zuletzt nach dem sterilen Neutrino gesucht. Aufgrund der Art des Spektrometers konnte ein sehr großer Massenbereich für das theoretische Elementarteilchen untersucht werden, der bis zum weit mehr als Hundertfachen bekannter Neutrinomassen reicht.
Würde das sterile Neutrino existieren, hätte sich dies über das erfasste Energiespektrum von Elektronen beim Betazerfall von Tritium zeigen müssen. Hinweise darauf ergaben sich jedoch nicht. Aufgrund der hohen Präzision der Messungen konnten Unstimmigkeiten aus früheren Experimenten somit widerlegt werden.
Noch ist die Suche aber nicht vorbei. Hunderte Millionen Daten müssen noch ausgewertet werden und 2026 soll das System noch höherer Massen erfassen können. Sollte in diesem Bereich doch noch ein steriles Neutrino auftauchen, könne es sich bei dem mysteriösen Teilchen am Ende sogar um die dunkle Materie in unserem Universum handeln, sagte Susanne Mertens, Direktorin des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg und Co-Sprecherin von Katrin.
Nachtrag vom 8. Dezember 2025, 8:32 Uhr
Ursprünglich war die sechsfache Standardabweichung als Grenze für eine sichere Entdeckung genannt worden. Tatsächlich ist nur die fünffache Standardabweichung nötig.