SPEKTROGRAMM
PHYSIK
KLEINSTER NEUTRINODETEKTOR DER WELT
Ein internationales Physikerteam hat erstmals be-
obachtet, dass Neutrinos an Atomkernen abprallen.
Forscher suchen nach dieser »kohärenten Neutrino-
streuung« bereits seit mehr als 40 Jahren, konnten sie
bisher aber nicht aufspüren. Neutrinos sind fast mas-
selose Elementarteilchen ohne elektrische Ladung, die
gewöhnliche Materie meist unmerklich durchdringen.
Selbst wenn sie direkt mit einem Nukleus kollidie-
ren, ist der resultierende Rückstoß so winzig, dass er
sich kaum von der natürlichen Bewegung von Atomen
unterscheiden lässt. Bisherige Neutrinodetektoren
basieren daher auf anderen Prinzipien: Beispielsweise
wandeln vorbeifliegende Neutrinos manchmal ein
Neutron eines Atomkerns in ein Proton um. Dabei
entsteht ein Elektron, welches Messinstrumente
nachweisen können. Allerdings müssen Forscher
dafür Detektoren aus tonnenschweren, mit einer
speziellen Flüssigkeit gefüllten Tanks bauen.
Der Detektor des 81-köpfigen Teams um Juan Collar
von der University of Chicago ist hin gegen kaumgrößer als eine Champagnerflasche. Er besteht aus
einem 14,6 Kilogramm schweren, mit Natrium dotier-
ten Kristall aus Zäsiumjodid. In dem Material stoßen
Neutrinos vergleichsweise geringer Energie besonders
häufig auf Atomkerne. Nach solch einer Kollision
bewegen sich die Nukleonen im Kristallgitter ein wenig
und senden dabei kurze Lichtblitze aus.
Die Physiker wiesen im Lauf von 15 Monaten insge-
samt 134 Neutrino-Atomkern-Stöße nach. Die nötigen
Neutrinos lieferte ein Protonen beschleuniger am Oak
Ridge National Laboratory im US-Bundesstaat Tennes-
see, der Quecksilberatome zertrümmert. Dabei entste-
hen neben Neutrinos auch die deutlich schwereren
Neutronen. Da sie den Detektor ebenfalls ausschlagen
lassen würden, mussten die Forscher diesen durch
eine zwölf Meter dicke Wand abschirmen. Den Wis-
senschaftlern zufolge kommt das neue Gerät unter
anderem für den Einsatz in Kernreaktoren in Frage, in
denen Neutrinos in großer Zahl entstehen.
Science 10.1126/science.aao0990, 2017Neutrinos entstehen unter anderem in der Spallation Neutron
Source, einem Teilchenbeschleuniger im Oak Ridge National
Laboratory im US-Bundesstaat Tennessee (links). Physiker
der COHERENT-Kollaboration haben einen handlichen
OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY, U.S. DEPT. OF ENERGY; FOTO: GENEVIEVE MARTIN Detektor für die flüchtigen Partikel entwickelt (rechts).COHERENT COLLABORATION; FOTO: JUAN COLLAR