JARA-FAME beglückwünscht Takaaki Kajita und Arthur McDonald zum Nobelpreis Physik

Der Urknall erzeugte gleiche Mengen an Materie und Antimaterie, doch wie ist die Antimaterie verschwunden. Die Auflösung dieses Rätsels ist das Leitmotiv von JARA-FAME und der diesjährige Nobelpreis für Physik könnte eng damit verknüpft sein. Die häufigste Vermutung über das Verschwinden ist die, dass die Ursache in einem unterschiedlichen Verhalten von Neutrinos und Antineutrinos liegt.
Und da kommen wir zum Nobelpreis von Kajita und McDonald. Sie haben eine überraschende Beobachtung gemacht, nämlich dass sich Neutrinos nicht konstant durch den Raum bewegen, sondern, dass sie sich dabei in andere Neutrinoarten umwandeln können: von Elektronneutrinos in Myonneutrinos, von Myonneutrinos in Tauneutrinos und wieder zurück.

Physiker nennen dies Neutrinooszillationen. Nach gängigem Verständnis kann dies nur geschehen, wenn die Neutrinos entgegen der Vorhersage des Standardmodells der Teilchenphysik Masse besitzen und sich nicht ganz mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, und nur dann kann es auch einen Unterschied zwischen Neutrinos und Antineutrinos geben.
In diesem Sinne haben Kajita und McDonald die Grundlage für JUNO, eines der zentralen Projekte in JARA-FAME geliefert und deshalb gratulieren wie Ihnen besonders.

Takaaki Kajita ist der führende Kopf des Super-Kamiokande Projektes, das 1996 in Japan in Betrieb ging. Zwei Jahre später konnte er zeigen, dass Myonneutrinos, die beim Aufprall kosmischer Strahlung auf der Erdatmosphäre entstehen, auf dem Weg zum Super-Kamiokande Detektor verschwinden. Schon damals vermutete er, dass sie sich in Tauneutrinos umwandeln, die im Detektor nicht nachgewiesen werden können.
Einige Jahre später zeigte Arthur McDonald und seine Kollegen mit dem Sudbury Neutrino Observatory in Kanada, dass sich auch Elektronneutrinos, die von der Sonne emittiert werden, auf dem Weg bis in den Detektor umwandeln, nämlich in Myonneutrinos.
Zur selben Zeit wurde das Super-Kamiokande Projekt erweitert. Es wurde in Tokai eine Anlage aufgebaut, die einen künstlichen Neutrinostrahl  zum 295 km entfernten Super-Kamiokande Detektor schickt. Nun nennt sich das Projekt T2K für Tokai-to-Kamioka.

Das Institut von JARA-FAME Direktor Prof. Stahl arbeitet seit Jahren an T2K. 2011 gelang der Kollaboration, der Kajita nach wie vor angehört,  der Nachweis der noch fehlenden Umwandlung von Elektron- in Tauneutrinos. Seit kurzem arbeitet T2K nun mit Antineutrinos und geht der Frage nach, ob diese die gleichen Umwandlungen zeigen. Doch um in dieser Frage weiter zu kommen, muss erst noch eine weitere Frage geklärt werden, nämlich die Anordnung der Neutrinos im Massenspektrum, die sogenannte Neutrinomassenhierarchie.  Daran arbeitet das oben erwähnte JARA-Projekt JUNO mit Hochdruck.

Bild: By Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg: MissMJ, via Wikimedia Commons