Neutrinos: Boten aus dem Jenseits (40 MB)

Mario Spengler, Hermeskeil

Neutrinos spielen im Physikunterricht der Oberstufe nur eine untergeordnete Rolle, meist werden sie im Zusammenhang mit Wolfgang Pauli 1930 erwähnt, der 1930 Neutrinos postulierte, um die Spinerhaltung beim dem Beta-Zerfall erklären zu können. Der experimentelle Nachweis des Elektronen-Neutrinos gelang 1956 anhand des inversen Beta-Zerfalls. 1962 wurde das Myon- Neutrino und erst 2000 das Tau-Neutrino experimentell nachgewiesen. Sie gehören in der Teilchenphysik zu den Leptonen und bilden mit den Quarks und den Austauschteilchen das Standardmodell der Teilchenphysik.
Da Neutrinos auf der Erde nur schwer nachweisbar sind, bilden sie für Physiker einerseits eine gewaltige experimentelle Herausforderung. Im Bereich der Theorie sind sie weltweit Studienobjekte zur Erhärtung bzw. zur Erweiterung des Standardmodells der Teilchenphysik. In Europa ist seit 2008 der künstlich erzeugte Neutrinostrahl von CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) in Genf zum Untergrundlabor LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) in L'Aquila im Fokus der Forschung. Sinnigerweise wird dieses Großexperiment CNGS (Cern Neutrinos to Gran Sasso) genannt. Die Nachweismethoden heutiger Neutrinoforschung lassen sich grob einteilen in Weitere Großexperimente befinden sich in Russland, USA, Japan, Antarktis.
Daneben sind Neutrinos für Astronomie und Kosmologie von besonderer Bedeutung, da sie neben dem sichtbaren Licht, Radiowellen und IR-Strahlung wertvolle Zeugen kosmischer Vorgänge sind. Somit sind Neutrinos ein wesentlicher Bestandteil des Kosmologischen Standardmodells, welche einen Urknall postuliert und die Bildung des für uns heute beobachtbaren Universums beschreibt. Dabei fällt die erste Sekunde nach dem Urknall in den Forschungsbereich der Teilchenphysik, die Bildung von Sternen und Galaxien in den Bereich der Astronomie.
Die heute üblichen Detektoren von Elementarteichen in Großversuchen sollten auch für den Oberstufenunterricht von Interesse sein.