München, 21. November 2013 — Zum ersten Mal gibt es konkrete Hinweise auf hochenergetische Neutrinos, die von außerhalb unseres Sonnensystems stammen. Das IceCube-Experiment, ein riesiges Neutrino-Observatorium in der Antarktis, an dem die Technische Universität München (TUM) beteiligt ist, habe 28 Neutrinos beobachtet, die mit hoher Wahrscheinlichkeit von kosmischen Objekten wie Supernovae, Schwarzen Löchern, Pulsaren oder anderen extremen galaktischen Phänomenen stammen, teilte die TUM am Donnerstagabend mit.
„Aus dem Universum prasseln ständig unterschiedlichste Arten von Teilchen auf die Erdatmosphäre. Die meisten davon, wie etwa Protonen, Elektronen oder Heliumkerne, haben eine gewisse Masse und sind elektrisch geladen“, heißt es in der Pressemitteilung weiter. Wenn sie mit anderen Teilchen zusammenstießen oder in Magnetfeldern des Kosmos, der Sonne oder der Erde abgelenkt würden, änderten sie ihre Richtung und Energie.
Die ladungslosen und extrem leichten Neutrinos rauschten dagegen beinahe ungestört durch alle Materie hindurch. In jeder Sekunde passierten Milliarden von Neutrinos jeden Quadratzentimeter der Erde. Die überwiegende Mehrheit dieser Elementarteilchen sei in Zerfalls- oder Umwandlungsprozessen in der Sonne oder der Erdatmosphäre entstanden.
Weit seltener seien Neutrinos, die aus Quellen außerhalb unseres Sonnensystems stammen, vom äußeren Rand unserer Galaxie oder aus noch größerer Ferne. Solche astrophysikalischen Neutrinos seien für Physiker hochinteressant. „Sie geben Einblick in die mächtigen kosmischen Objekte, von denen sie herrühren: Supernovae, schwarze Löcher, Pulsare, aktive galaktischen Kerne und andere extreme extragalaktischen Phänomene.“
Nun berichten die Wissenschaftler des IceCube-Experiments, an dem auch Forscher des Exzellenzclusters Universe der TUM beteiligt sind, dass sie erstmals hochenergetische Neutrinos beobachtet haben, wird in der Mitteilung festgestellt. Die 28 Ereignisse seien zwischen Mai 2010 und Mai 2012 gemessen worden. Jedes dieser Neutrinos habe eine Energie von mehr als 50 Teraelektronenvolt (TeV) gehabt. Das sei tausendmal mehr als jemals ein Neutrino in einem irdischen Beschleunigerexperiment erreicht habe.
„Dies sind die ersten Nachweise von Neutrinos von außerhalb unseres Sonnensystems“, sagt TUM-Physikerin Prof. Dr. Elisa Resconi, die auch Mitglied der IceCube-Kollaboration ist. „Diese Ereignisse können weder durch andere Ursachen erklärt werden, etwa durch atmosphärische Neutrinos, noch durch andere hochenergetische Ereignisse, wie etwa Myonen, die durch Wechselwirkungen mit der kosmischen Strahlung in der Erdatmosphäre entstehen.“
Nach Hunderttausenden atmosphärischer Neutrinos seien die Forscher nun sicher, endlich auch Neutrinos nachgewiesen zu haben, die ihre Erwartungen an astrophysikalische Neutrinos erfüllen und damit höchstwahrscheinlich von kosmischen Beschleunigern stammen. „Nun müssen wir klären, woher diese Neutrinos stammen und wie sie entstanden sind. Wir stehen damit erst am Anfang einer neuen Astronomie mit Neutrinos“, sagt Elisa Resconi.
IceCube ist ein ins ewige Eis des Südpols eingeschmolzenes Neutrino-Observatorium, dessen Installation 2010 abgeschlossen wurde. Mit einer Größe von einem Kubikkilometer ist es der weltweit größte Neutrino-Detektor. In einer Tiefe von 1.450 bis 2.450 Metern sind 86 vertikale Drahtseile mit insgesamt 5.160 optischen Sensoren versenkt. IceCube beobachtet die Neutrinos mittels winziger blauer Lichtblitze, dem Cherenkov-Licht, das entsteht, wenn Neutrinos mit Eis interagieren und dabei Teilchenschauer geladener Teilchen erzeugen.
Betrieben wird das Observatorium von einem internationalen Konsortium unter Leitung der University of Wisconsin, Madison (USA), an dem rund 250 Wissenschaftler und Ingenieure aus den USA, Deutschland, Schweden, Schweiz, Japan sowie weiteren Ländern beteiligt sind.
© Gerhard Kowalski