Verändern Neutrinos ihre Identität?

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    06-Jul-2016

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<ul><li><p>Physik in unserer Zeit </p><p>Abb. 1. Detektor zum Nachweis neutraler rind geladener Strome. E r besteht aus 268 kg DzO, in dem die Neutrino-Reaktionen ablaufen. Dazwischen sind He3-gefiillte Neutronen-Proportionalzahler positio- niert. Der Zahler ist von einer Blei und Kadmium-Abschirrnung umgeben. Am auf3eren Rande ist eine Fliissig-Szintillator - Antikoinzidenz-Anordnung aufgestellt, welche das SignaVUntergrund-Verhaltnis weiter verbessern soll. </p><p>In vielen experimentellen Untersuchungen zeigte sich, dai3 myonische Neutrinos prinzi- piell etwas anderes sind als Elektronen-Neu- trinos. So werden beim Zerfall der in Kernre- aktoren erzeugten Neutronen gemaf3 n + p+ i e- + v, nur Antineutrinos vom Elek- tronentyp erwartet, die ihre Identitat fur alle Zeiten behalten sollten (siehe auch den Auf- satz von H. Fraas auf Seite 136 in diesem (Heft). </p><p>Nachdem C. Cowan und F. Reines 1956 am Savannah River Reaktor in den USA zum er- stenrnal Neutrinos nachweisen konnten, fuhrten M. Schwartz, L. Lederman und J. Steinberger den Beweis, dai3 es sowohl Elek- tronen- als auch Myonen-Neutrinos gibt. </p><p>Das zum dritten Lepton, dem 1977 entdeck- ten t, gehorige Tau-Neutrino ist bis heute nicht nachgewiesen worden. </p><p>In den sechziger Jahren entstanden dann Theorien, die von einer Mischung der Neu- trinotypen ausgehen. Auch die Moglichkeit einer nicht-verschwindenden Neutrino-Ru- hemasse wurde diskutiert. </p><p>Eine Reihe von neuen Experimenten scheint nun anzudeuten, dag sich die verschiedenen Neutrinoarten tatsachlich ineinander um- wandeln konnen und dai3 Neutrinos - anders wie Photonen - auch eine kleine Ruhernasse besitzen. </p><p>Verandern Neutrinos ihre Identitat? Das Resultat spricht also deutlich fur eine Vermischung von Neutrinoarten odet, wie man auch sagt, fur Oszillationen. </p><p>Ein anderes Experiment am Reaktor des In- stituts Laue-Langevin in Grenoble unter F. Bohm konnte keinen Hinweis auf derartige Oszillationen geben. Dagegen lieferte ein ganzlich anderes, bisher allerdings noch nicht im Detail veroffentlichtes Experiment am In- stitut fur Theoretische und Experimentelle Physik in Moskau eine Neutrinomasse zwi- schen 12 und 40 eV, welche mit Neutrino- Oszillationen vereinbar ware. </p><p>Eines dieser Experimente wurde wieder am 2000 MW Savannah Reaktor und auch wie- der von F. Reines durchgefuhrt. Der Reaktor emittiert etwa Neutrinos pro cmz und Sekunde mit einer Energie von bis zu 10 MeV. Diese kollidieren dann nach einer Flugstrecke von 11 m mit Schwerwasser- Kernen in einem komplexen Detektorsystem (Abbildung I), wobei zwei Reaktionstypen auftreten konnen: </p><p>n + n + e + d + Y e p w n + p+ + V, </p><p>Die zweite Reaktion wird neutraler Strom genannt und kann mit jedem Neutrinotyp ablaufen. Die erste Reaktion, ein geladener Sworn, kann nur mit J, induziert werden. Be- halten also die vom Reaktor emittierten ~ e i h - re Identitat nicht, mui3 sich das im Verhaltnis der beiden Reaktionsraten niederschlagen. </p><p>Das vorlaufige Resultat dieser Untersuchun- gen ist eine Groge </p><p>Langere Mei3zeiten und verbesserte Detek- toren (die man sogar fahrbar machen mochte, urn die Oszillationen direkt sichtbar machen zu konnen) werden zeigen, o b die Neutrinos tatsachlich so wandelbar sind, wie sich heute andeutet. </p><p>Die Konsequenzen fur die Astrophysik wa- ren einschneidend. Die ,,fehlenden" Sonnen- neutrinos" konnten dann durch Umwand- lungs-Effekte in Myon- und Tau-Neutrinos plausibel gemacht werden. Auch die Expan- sion des Weltalls wurde dann unter Einbezie- hung der Ruhemasse von Neutrinos einmal zum Stillstand kommen, das Universum wa- re geschlossen und nicht, wie bislang ange- nommen, offen. Dariiber hinaus konnte auch erklart werden, warum das Massen/Lumino- sitars-Verhaltnis fur grof3e Galaxien oder gar Kluster von Galaxien groi3er ist als fur nahe- gelegene Sterne. Massebehaftete Neutrinos, die in massereichen System gtavisch vie1 star- ker gebunden sind als in einzelnen Srernen, konnten gerade die nichtleuchtende Materie darstellen. </p><p>(Physics Today Juli 1980 S. 17 und Science 208, 697 (1980)) </p><p>Redaktion </p><p>( u c c / a A x p . = 0.43 * 0.17. R = ('cc/unc)rheor. </p><p>Dabei bezeichnet uCc den Wirkungsquer- schnitt fur den geladenen Strom, unC jenen fur den neutralen Strom. </p><p>Falls keine Umwandlung von Neutrinoarten ineinander auftreten, mui3te R = 1 sein. '"iehez.B.PhyszkinttlzsererZeit 11,4(1980). </p><p>Physik in unserer Zeit / 11. fabrg. 1980 J NT. 5 0 Verlag Chemie, GmbH, 0-6940 Weinheim, 1980 0031-9252/80/0509-0129 $ 02.50/0 </p><p>129 </p></li></ul>

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