Neues beim Neutrino: Verletzung der Ladungsparität erklärt?

6. Juni 2017, 11:16 Uhr
Das entdeckte Muster von Elektron-Neutrino-Ereignissen am Super-Kamiokande. Bild: Universität Tokyo.
Das entdeckte Muster von Elektron-Neutrino-Ereignissen am Super-Kamiokande. Bild: Universität Tokyo.
Die Unterschiede in den Oszillationen von Neutrino und Antineutrinos, die durch eine internationale Kooperation von Forschern in Japan aufgedeckt wurden, scheinen ein entscheidender Schritt darin zu sein, die Asymmetrie des Universums bezüglich des Vorhandenseins von Materie und Antimaterie zu erklären.

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die Grundbausteine der Materie und ihre Interaktionen. Es besagt auch, dass es zu jedem Teilchen ein passendes Antiteilchen geben muss. Allerdings wird nicht erklärt, warum es im realen Universum praktisch nur Materie gibt und warum es überhaupt noch existiert, statt sich direkt nach dem Urknall durch Aufeinandertreffen der gerade gebildeten von Materie und Antimaterie wieder in Energie verwandelt und somit gleich wieder aufgelöst zu haben. Theoretisch sollte damals ja gleich viel Materie wie Antimaterie entstanden sein.

Diese unter dem Begriff CP (Charge Parity) kursierende Symmetrie-Verletzung konnte zwar schon experimentell beobachtet werden, doch noch nicht umfassend genug, um das massive Übergewicht von Materie zu erklären. Die internationale T2K-Kooperation (Tokai-to-Kamioka) hat nun ein Experiment bez. CP-Verletzungen realisiert, mit dem Oszillationen von Neutrinos und Anti-Neutrinos beobachtet werden können. Hierzu werden Strahlen aus Myon-Neutrinos (oder Myon-Antineutrinos) am J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) zum Detektor Super-Kamiokande geschickt, der sich 295 km entfernt in der Präfektur Gifu befindet. Auf dem Weg dahin verändern die Teilchen spontan ihr „Flavor“ von Muon-Neutrinos (oder Muon-Antineutrinos) in Elektron-Neutrinos (oder Elektron-Antineutrinos). Ein Unterschied in der Oszillationsrate der beiden Strahlen aus Neutrinos und Antineutrinos ist ein Hinweis auf generelle Unterschiede zwischen Teilchen und Antiteilchen, die über das Standard-Modell hinausgehen. Das Experiment soll noch zehn Jahre weitergehen, um mehr Daten zu erfassen. Wenn die Effekte stark genug sind, sollte sich ein Unterschied schon im Jahr 2026 mit einem Konfidenzintervall von 99,7 % belegen lassen.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters unter dem Titel Combined Analysis of Neutrino and Antineutrino Oscillations at T2K veröffentlicht.
 
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