Das "Booster Neutrino" (BooNE) Projekt hat 1997 begonnen und untersucht Neutrino-Oszillationen. Ein bemerkenswertes experimentelles Ergebnis von der LSND Kollaboration (Liquid Scintillator Neutrino Detector, 1993-1998) schien dem Standardmodell der Teilchenphysik zu widersprechen. Die einfachste Erklärung der LSND Daten war das Postulat eines "sterilen Neutrinos". MiniBooNE hat vor kurzem gezeigt, dass diese Erklärung nicht stimmen dürfte.
Im Standardmodell der Teilchenphysik gibt es drei "Familien", jede mit ihrem eigenen Neutrino: elektron-Neutrino, muon-Neutrino und tauon-Neutrino. Bis in die 1980er Jahre galt es als plausibel, dass Neutrinos masselos sind, obwohl es schon damals erste Hinweise dagegen gab - von unserer Sonne, die solare Neutrinos emittiert, die auf dem Weg zu uns oszillieren können. In den 1990er Jahren wurde die Existenz einer Neutrinomasse indirekt bestätigt durch eine Reihe von Experimenten: durch Neutrino-Oszillationen. Zwar kann man so nicht deren Masse messen, wohl aber die Massendifferenz zwischen zwei Neutrinos.
Eines dieser Experimente war LSND, bei dem Oszillationen zwischen elektron- und muon-Neutrinos gemessen wurden. Die Interpretation der LSND Daten wurde jedoch zu einer Herausforderung. Trotz mehrfacher Analyse schienen die Daten nicht mit anderen Oszillationsexperimenten zusammenzupassen - ausser man postulierte die Existenz eines "sterilen Neutrinos". Damit ist ein viertes Neutrino gemeint, das nicht durch die normalen Wechselwirkungen des Standardmodells mit den anderen Teilchen interagiert - ein komplett ungeladenes Teilchen also (nicht nur bezogen auf elektrische, sondern auch auf schwache und starke Ladung). Gewöhnliche Neutrinos hingegen haben eine schwache Ladung. Ein steriles Neutrino wäre also ein exotisches neues Teilchen, das in manchen Erweiterungen des Standardmodells vorkommt. Manche theoretische Physiker waren begeistert von dieser Möglichkeit.
Da das Standardmodell bislang jedem Erweiterungs- und Widerlegungsversuch standgehalten hat reagierte aber ein Grossteil der Wissenschaftsgemeinschaft naturgemäss skeptisch. Ohne einer unabhängigen Bestätigung würde die Existenz von sterilen Neutrinos wohl kaum als gesichert gelten. MiniBooNEs Aufgabe war es, salopp ausgedrückt, LSND zu bestätigen - oder zu widerlegen.
Diese Woche wurden nun endlich die Daten von MiniBooNE veröffentlicht, und das Ergebnis widerspricht der sterilen Neutrino-Hypothese, die die LSND Daten erklärt. Wie es scheint, hat das Standardmodell wieder einmal gewonnen.
Offen bleibt allerdings die Frage, ob die LSND Daten nun schlechte Daten sind, eine statistische Fluktuation, falsch analysiert wurden oder ob LSND nicht doch vielleicht Physik jenseits des Standardmodells entdeckt hat - zwar nicht in der Form eines einfachen sterilen Neutrinos, aber es scheint etliche andere Möglichkeiten zu geben. Einige davon werden mit Hilfe der MiniBooNE Daten in der näheren Zukunft analysiert werden können - wir werden davon zur gegeben Zeit berichten.
Links:
- Vortrag bei dem das Resultat erstmals präsentiert worden ist
- MiniBooNE webpage
- LSND Artikel
- Wissenschaftlicher Artikel (eingereicht bei Physical Review Letters)
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