6. Oktober 2015

Nobelpreis Tag zwei: Physik

Dienstag wird traditionell der Nobelpreis im Bereich Physik verliehen. Die Auszeichnung ging heute zu gleichen Teilen an Japaner Takaaki Kajita und den Kanadier Arthur B. McDonald für die Entdeckung von Neutrino-Oszillationen, die zeigt, dass Neutrinos Masse haben. Diese Entdeckung veränderte das Verständnis der Physik und der Entstehungsgeschichte der Erde, ein Geheimnis mehr unseres Heimatplaneten konnte so entschlüsselt werden.










Was sind eigentlich Neutrinos? Neutrinos sind sehr kleine elektrisch neutrale Teilchen, die eine sehr geringe Masse haben. Eigentlich sind sie Zerfallsprodukte anderer instabiler Teilchen. Überall finden sich die Teilchen - in unserem Körper, in Atomkraftwerken und einige stammen sogar vom Beginn der Zeit ab, dem Urknall. Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit fort und durchqueren alles was ihnen im Weg steht.

Lange Zeit nahm man an, dass eben diese Teilchen keine Masse haben. Mit der Erkenntnis der beiden Wissenschaftler wurde das Standardmodell der Physik grundsätzlich in Frage gestellt.
»For particle physics this was a historic discovery. Its Standard Model of the innermost workings of matter had been incredibly successful, having resisted all experimental challenges for more than twenty years. However, as it requires neutrinos to be massless, the new observations had clearly showed that the Standard Model cannot be the complete theory of the fundamental constituents of the universe.« (Quelle: nobelprize.org)
In den 1960 wurde errechnet, wie viele Neutrinos auf der Sonne entstehen müssten. Auf ihr entstehen aber nur ein bestimmter Typ - das Elektron-Neutrino. Da diese die Erde erreichen, zählte man indirekt nach, wie viele es auf unserem Planeten gibt.  Und siehe da: Es fehlten ein Drittel. Wie konnte das sein? Waren sie einfach verschwunden? Die Antwort lautet nein. Denn Kajita und McDonald fanden heraus, dass sich die Elektron-Neutrinos einfach in einen anderen Typus von Neutrinos verwandeln und die Erde in jedem Fall erreicht hatten. (siehe auch Zeit Online & Spiegel Online)

Einfach gesagt: Sie ziehen eine andere Hose an.

Rechte: nobelprize.org


















Takaaki Kajita

Takaaki Kajita und sein Kollegenteam hatten sich in den späten 90er Jahren in einem Super-Kamiokande-Detektor auf die Suche nach den Neutrinos gemacht. In diesem unter der Erde gelegenen Zylinder, der 50.000 Liter Wasser fassen kann, entdeckten sie, dass siech die Neutrinos in ihrem Weg hinein verändert hatten.
»Dort schicken die Physiker Elementarteilchen durch einen Tank, der mit 50.000 Tonnen so superreinem Wasser gefüllt ist, dass die Teilchen 70 Meter weit vorankommen, ehe sich ihre Energie halbiert. In einem normalen Pool kämen sie keine paar Meter weit. Kollidieren die Teilchen auf ihrer Tauchfahrt mit einem Elektron oder einem Atomkern, wird Energie frei. Ein extrem schwacher blauer Lichtblitz entsteht. Und den können Forscher wie Kajita messen.« (Quelle: Zeit Online)




Arthur B. McDonald

Zu der gleichen Zeit erforschten Arthur B. McDonald und sein Team im Sudbury Neutrino Observatory, dass Neutrinos, die von der Sonne kommen, nicht im All verschwinden, sondern einfach andere Messwerte hatten, wenn sie bei uns angelangen.
»Der 1000-Tonnen-Tank in der alten Nickelmine im Bundesstaat Ontario war mit sogenanntem schwerem Wasser gefüllt, also mit Wasseratomen mit besonders schwerem Atomkern. Damit konnten die kanadischen Physiker von der Sonne produzierte Neutrinos nachweisen, sogenannte Elektron-Neutrinos.« (Quelle: Spiegel Online)


Beide Wissenschaftler betonen, dass sie es im Team geschafft haben und sind beide äußerst bescheiden. Beim Schreiben des Beitrags konnte ich mich auch daran erinnern, dass wir dieses Thema wohl mal im Unterricht besprochen haben. Für den Alltag hat diese Entdeckung zwar keine Auswirkungen, dennoch können wir so das Universum immer besser verstehen. Herzlichen Glückwunsch an beide Wissenschaftsteams!

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