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Physik : Deutliche Hinweise auf kosmische Neutrinos entdeckt

17.05.2013 18:46 Uhrvon
Kugeln im Eis. Die Fotodetektoren von "Icecube" sind etwa so groß wie Medizinbälle. Sie hängen an langen Stahlseilen und reichen bis zu 2,5 Kilometer ins Eis. Foto: DesyBild vergrößern
Kugeln im Eis. Die Fotodetektoren von "Icecube" sind etwa so groß wie Medizinbälle. Sie hängen an langen Stahlseilen und reichen bis zu 2,5 Kilometer ins Eis. - Foto: Desy

Der „Icecube“-Detektor im Eis der Antarktis hat gut zwei Dutzend Teilchen mit besonders hoher Energie nachgewiesen. Wahrscheinlich stammen diese Neutrinos aus fernen kosmischen Quellen.

Mit einem gewaltigen Detektor nahe des Südpols ist es Physikern erstmals gelungen, Neutrinos nachzuweisen, die sehr wahrscheinlich aus fernen kosmischen Quellen stammen. Möglicherweise entstanden einige der Elementarteilchen in der Nähe eines schwarzen Lochs, bevor sie geradewegs in den Detektor rasten.

Die Entdeckung, die jetzt auf einer Konferenz in Madison (USA) vorgestellt wurde, ist so bemerkenswert, weil Forscher bis heute nur wenig über Neutrinos wissen. Es sind extrem scheue Gesellen, die sehr selten mit Materie reagieren und dadurch ihre Existenz verraten.

Die allermeisten jagen unbemerkt durchs All, können sogar Planeten durchqueren und natürlich auch uns Menschen. Allein durch jede Fingerkuppe pfeifen jede Sekunde Milliarden von ihnen hindurch, ohne dass wir etwas bemerken.

Um sie aufzuspüren, nutzen Physiker einen Effekt, der eintritt, wenn eines der vielen Neutrinos doch einmal einen Atomkern frontal treffen sollte. Dann entsteht über mehrere Zwischenschritte ein schwacher Lichtblitz. Diese Blitze kann „Icecube“ erfassen: eine Galerie von mehr als 5000 Fotodetektoren, die bis zu zweieinhalb Kilometer tief ins Eis der Antarktis eingelassen sind.

Mehrere 100 000 Neutrinos hat Icecube bereits nachgewiesen. Die allermeisten davon wurden jedoch in der Erdatmosphäre gebildet, was die Forscher an der relativ geringen Energie der Teilchen erkennen. 28 Neutrinos hatten jedoch eine wesentlich höhere Energie von 30 Tera-Elektronenvolt und mehr, berichten die Wissenschaftler der Icecube-Collaboration. „Woher diese Neutrinos kommen, können wir noch nicht sagen“, erläutert Alexander Kappes vom Forschungszentrum Desy in Zeuthen, der an Icecube beteiligt ist. Physikalischen Modellen zufolge könnten diese Teilchen unter anderem bei der Explosion von Sternen entstanden sein.

Zwei Neutrinos hatten sogar eine Energie von knapp über einem Peta-Elektronenvolt (1000 Tera-Elektronenvolt). Diese stammten vermutlich aus einer Quelle außerhalb unserer Galaxie, sagt Kappes. „Denkbar wäre die Umgebung von extrem schweren schwarzen Löchern oder Gammastrahlenausbrüche.“

Die Wissenschaftler hoffen, bald weitere dieser energiereichen Neutrinos nachzuweisen, um eindeutige Quellen am Himmel zu identifizieren. Aufgrund der geringen Anzahl ist das bisher noch nicht gelungen. „Wenn wir die Herkunftsregionen identifiziert haben, können diese mit anderen Teleskopen genauer untersucht werden“, sagt der Desy-Forscher.

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