Baubeginn für Neutrinodetektor Juno
Redaktion
/ Pressemitteilung der Universität Mainz astronews.com
20. Januar 2015
Neutrinos sind faszinierende Partikel und verfügen über
erstaunliche Eigenschaften: So können sie sich in verschiedene Arten umwandeln,
was aber auch bedeuten muss, dass sie leicht unterschiedliche Massen haben. Doch
welches Neutrino ist das leichteste, welches das schwerste? Ein neuer Detektor
in China soll diese Frage klären. Jetzt wurde mit dem Bau begonnen.
Zufahrt zu dem
geplanten unterirdischen Neutrino-Observatorium
Juno. Foto: INFN
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
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Nahe der südchinesischen Stadt Jiangmen hat der Bau für das
Neutrino-Experiment Juno mit einer offiziellen Zeremonie zum ersten
Spatenstich begonnen. Am Jiangmen Underground Neutrino Observatory sind
mehr als 50 Institute aus China, den USA und Europa beteiligt, davon sechs
allein aus Deutschland. Ab dem Jahr 2020 wird JUNO dann neue Erkenntnisse zu den
Teilcheneigenschaften der Neutrinos liefern.
"Juno soll die Oszillationen der Neutrinos präzise vermessen und
damit eine der aktuellsten Fragen in der Neutrino-Physik untersuchen: die
Anordnung oder Hierarchie der Neutrinomassen", erklärt Prof. Dr. Michael Wurm,
Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Er ist als einer der
deutschen Partner an Juno beteiligt und hat den Startschuss für den Bau
des Untergrundlabors am 10. Januar vor Ort mitverfolgt.
Neutrinos sind fast masselose Elementarteilchen, die unter anderem bei
Fusionsprozessen in der Sonne oder radioaktiven Zerfällen in Kernreaktoren
entstehen. Sie sind elektrisch neutral und unterliegen nur der schwachen
Kernkraft. Daher durchdringen sie nahezu ungehindert Materie und sind nur unter
großem Aufwand in meist unterirdischen Detektoren nachzuweisen. Neutrinos kommen
in drei unterschiedlichen Arten vor: Elektron-, Myon- und Tau-Neutrinos. Sie
können sich ineinander umwandeln, ein Phänomen, das als Neutrinooszillation
bezeichnet wird.
Aus dem beobachteten Oszillationsmuster lassen sich auch Rückschlüsse auf die
Masse der Teilchen ziehen. "Das Auftreten von Oszillationen setzt voraus, dass
Neutrinos mit drei unterschiedlichen Massen vorkommen. Aber welches der drei ist
das leichteste, welches das schwerste? Das Juno-Experiment wird
sensitiv genug sein, um die Massen der drei Neutrinoarten nun auch eindeutig
zuordnen zu können", so Wurm.
Der Teilchenphysiker, der auch an dem Borexino-Experiment zur
Erforschung von solaren Neutrinos im italienischen Gran-Sasso-Gebirge beteiligt
ist, sieht darin einen wichtigen Schritt, um langfristig Informationen über die
Verletzung der Materie-Antimaterie-Symmetrie im Neutrinosektor gewinnen zu
können. Die Wissenschaft erwartet davon Antworten auf die Frage, weshalb sich
Materie und Antimaterie nach dem Urknall nicht vollständig gegenseitig
vernichtet haben.
Die Anordnung der Neutrinomassen macht sich durch nur winzige Veränderungen
im Oszillationsmuster bemerkbar, die in heutigen Experimenten nicht beobachtet
werden können. Der Juno-Detektor wird deshalb in einem eigens
geschaffenen Untergrundlabor aufgebaut, das in etwa 50 Kilometer Abstand zu zwei
Reaktorkomplexen an der südchinesischen Küste liegt. Die von den Reaktoren
ausgesandten Neutrinos werden anhand kleiner Lichtblitze im Szintillatortarget
des Detektors nachgewiesen.
20.000 Tonnen einer Mineralöl-ähnlichen Flüssigkeit befinden sich gut
abgeschirmt von äußerer Strahlung in einer 35 Meter durchmessenden
Plexiglassphäre im Zentrum des Detektors, dessen Oberfläche dicht mit
Lichtsensoren bestückt ist. Juno ist damit fast 100 Mal größer als der
Borexino-Detektor. Es wird erwartet, dass fünf Jahre Messzeit erforderlich sind,
um der Massenhierarchie auf die Spur zu kommen.
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