Verleihung folgt

Physik-Nobelpreis für Nachweis der Neutrino-Masse

06.10.2015 11:57

Der Nobelpreis für Physik 2015 geht an den Japaner Takaaki Kajita und den Kanadier Arthur B. McDonald. Das gab die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm bekannt. Die beiden Physiker werden für die Entdeckung der Neutrinooszillation ausgezeichnet, die zeigt, dass Neutrinos Masse haben.

"Für die Entdeckung der Neutrinooszillation, die zeigt, dass Neutrinos Masse haben" hat die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Dienstag in Stockholm den Physik-Nobelpreis dem 56-jährigen Kajita und dem 72-jährigen McDonald zuerkannt. Die mit acht Millionen schwedischen Kronen (850.000 Euro) dotierte Auszeichnung wird am 10. Dezember, am Todestag des 1896 gestorbenen Preisstifters, verliehen.

Neutrinos sind elektrisch ungeladene Elementarteilchen, die u.a. in Sternen, etwa der Sonne, entstehen, bzw. durch Reaktionen zwischen der Kosmischen Strahlung und den Luftmolekülen der Erdatmosphäre. Nach Schätzungen wird auf der Erde eine Fläche von der Größe einer Fingerkuppe in jeder Sekunde von etwa 65 Milliarden von der Sonne stammenden Neutrinos durchdrungen. Aber nur ein winziger Bruchteil davon kollidiert dabei mit anderen Teilchen. Entsprechend schwierig ist der Nachweis der Teilchen.

Experimente mit riesigen Wassertanks
Und noch etwas bereitete den Physikern jahrzehntelang Kopfzerbrechen: Den gängigen Theorien zufolge sollten viel mehr Neutrinos entstehen als in sämtliche Experimenten auf der Erde gemessen werden konnten. Kajita von der Universität Tokio und McDonald von der Queen's University in Kingston, waren nach Angaben des Nobelpreis-Komitees in Schlüsselpositionen von zwei Forschergruppen, die mit Hilfe von Detektoren, im Prinzip riesige Wassertanks, Neutrinos nachweisen wollten.

Neutrinos kommen in drei Arten vor: Das Elektron-, das Myon- und das Tau-Neutrino. Kajita hatte schon 1988 herausgefunden, dass es bei den in der Atmosphäre erzeugten Neutrinos ein Defizit einer der drei Arten gibt. 1998 führte er dieses Defizit auf die sogenannte Neutrinooszillation zurück. Das bedeutet, dass die Teilchen auf dem Weg zum Detektor ihre Identität wechseln. Diese Wandlungsfähigkeit wiesen McDonald und sein Team 2001 dann auch an Neutrinos nach, die von der Sonne stammten.

"Chamäleons des Weltalls" haben nur geringe Masse
Diese nachgewiesene "Zustandsveränderungen von einigen der häufigsten Bewohner des Universums", wie Göran Hansson, Generalsekretär der Akademie, die Neutrinos bezeichnete, hatte aber bedeutende Konsequenzen: Denn wenn sich diese "Chamäleons des Weltalls" von einem in einen anderen Typ verwandeln können, müssen sie auch Masse haben.

Diese ist nur sehr gering, aber weil Neutrinos so häufig sind, entspricht ihre Gesamtmasse im Universum in etwa jener der sichtbaren Sterne im Kosmos. Für die Physik hat der Nachweis ihrer Masse aber auch weitreichende Konsequenzen: Es war "die erste 'Smoking Gun', dass es etwas außerhalb des Standardmodells geben muss", so der designierte Leiter des Department für experimentelle Physik am Europäischen Labor für Teilchenphysik CERN, Manfred Krammer. Wie dieses Modell mit Neutrinos mit Masse neu formuliert werden soll, ist noch unklar.

"Für Sicht auf Universum entscheidend"
Auch McDonald bezeichnete es am Dienstag als schön, dass es mit der Forschungsarbeit seines Teams gelungen sei, "zum grundlegenden Verständnis der Welt beizutragen". Für den Wiener Physiker Manfred Krammer sind Neutrinos "eine Brücke zwischen der Elementarteilchenphysik, also dem Kleinsten, was wir derzeit untersuchen, und der Kosmologie, also dem Größten. Ähnlich sieht das die Schwedische Akademie: "Die Entdeckung hat unser Verständnis von den innersten Materie-Vorgängen verändert und kann für unsere Sicht auf das Universum entscheidend sein."