Wissenschaftler fangen erstes geisterhaftes Neutrinoteilchen am Large Hadron Collider

Wissenschaftler sind seit Mitte des letzten Jahrhunderts in der Lage, Neutrinos einzufangen, aber erst kürzlich ist dies am Large Hadron Collider gelungen. Der FASERnu-Detektor hat dabei geholfen.

Was wir wissen

Eine Zeit lang glaubten Wissenschaftler, dass Neutrinos dunkle Materie sind. Das lag daran, dass die subatomaren Teilchen praktisch keine Wechselwirkung mit der Materie hatten, obwohl sie mengenmäßig nach den Photonen an zweiter Stelle standen.

Im Jahr 2022 gelang es Forschern in mehreren Experimenten, das erste geisterhafte Teilchen am Large Hadron Collider einzufangen. Dazu verwendeten sie den FASERnu-Detektor (siehe Abbildung unten). Bemerkenswerterweise wurde das Instrument aus Resten von Komponenten zusammengebaut, die in früheren Experimenten nicht mehr verwendet werden konnten.

Die Wissenschaftler waren in der Lage, Neutrinos mit außergewöhnlich niedrigen Energien nachzuweisen. Gleichzeitig wurden hochenergetische Teilchen aus dem Weltraum zur Erde geflogen. Und nun ist es dem Collider in der Schweiz gelungen, hochenergetische Neutrinos einzufangen. Es wird erwartet, dass die Forscher dadurch mehr über die Natur der astrophysikalischen Prozesse erfahren werden.

Die statistische Signifikanz der Entdeckung erreicht 16 Sigma, während das erforderliche Niveau bei 5 Sigma liegt. Vereinfacht ausgedrückt, tendiert die Fehlerwahrscheinlichkeit, dass hochenergetische Neutrinos am Large Hadron Collider entdeckt wurden, gegen Null.

Bisher konnten Wissenschaftler die geisterhaften Teilchen mit speziellen Detektoren unter der Erdoberfläche aufspüren. Sie fangen die schwachen Lichtblitze auf, die entstehen, wenn ein Neutrino mit anderen Teilchen in Kontakt kommt.

Der Large Hadron Collider, der kürzlich aufgerüstet wurde, kann nun jedes der Elementarteilchen reproduzieren. Dazu gehört auch das Higgs-Boson, für das der Beschleuniger für geladene Teilchen gebaut wurde.

Quelle: Science Alert