Es gibt klein – und dann gibt es Neutrinos. Diese winzigen Teilchen sind so leicht, dass sie andere subatomare Teilchen wie Giganten erscheinen lassen. Forscherinnen und Forscher haben jetzt einen neuen Rekord aufgestellt: Neutrinos wiegen maximal 0,45 Elektronenvolt (eV). Zum Vergleich: Ein Elektron bringt es auf rund 511.000 eV. Kein Witz – das ist, als würde man eine Ameise mit einem Elefanten vergleichen.
Die neue Obergrenze für die Neutrinomasse stammt aus einem Paper, das diese Woche in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde. Und obwohl diese Partikel in astronomischen Zahlen durch unseren Körper rauschen – Billionen pro Sekunde – merken wir rein gar nichts davon. Warum? Weil sie so gut wie gar nicht mit Materie interagieren.
Was zur Hölle sind eigentlich Neutrinos?
Neutrinos gehören zu den fundamentalen Teilchen im Universum – und sind die einzigen ihrer Art, deren Masse immer noch ein Rätsel ist. In der Welt der Physik ist das ein ziemlich großes Fragezeichen. Woher kommt ihre Masse überhaupt? Vom Higgs-Boson, wie bei den anderen Teilchen? Oder steckt etwas ganz anderes, völlig Neues dahinter?
Hier kommt das Karlsruher Tritium-Neutrino-Experiment (KATRIN) ins Spiel. Klingt sperrig, ist aber ziemlich genial. In einem 23 Meter langen Vakuumtank, der ein bisschen aussieht wie ein Zeppelin, wird der radioaktive Zerfall von Tritium beobachtet. Beim Zerfall entstehen Elektronen und Antineutrinos – wobei Letztere sich fast schon unverschämt unauffällig verhalten. Sie fliegen einfach durch alles durch, als wäre nichts da.
Wie misst man ein Geistteilchen?
Direkt messen kann man diese Antineutrinos nicht. Stattdessen analysieren die Forschenden die Energie der Elektronen, die beim Zerfall übrig bleiben. Denn: Je nachdem, wie viel Energie das Elektron hat, lässt sich Rückschluss auf die Masse des entfleuchten Neutrinos ziehen.
Nach der Auswertung von 259 Tagen an Daten konnte das KATRIN-Team die bisherige Obergrenze für die Masse (0,8 eV) fast halbieren. Und das ist erst der Anfang. Insgesamt sollen Daten von über 1.000 Tagen gesammelt und ausgewertet werden – mit dem Ziel, die Grenze auf 0,3 oder sogar 0,2 eV zu senken.
Susanne Mertens vom Max-Planck-Institut bringt es auf den Punkt: Diese Messungen könnten ein „Hintertürchen“ zu neuer Physik öffnen – und uns womöglich einen Schritt näherbringen an das Verständnis, wie unser Universum überhaupt entstanden ist.
Und was passiert sonst so mit den Geisterteilchen?
Neutrinos sind nicht nur verdammt leicht – sie sind auch verdammt spannend. Erst im Februar entdeckte ein anderes Forscherteam das bislang energiereichste Neutrino überhaupt. Und das nicht irgendwo, sondern tief im Mittelmeer. Die Teilchen scheinen dabei zu entstehen, wenn Materie mit der kosmischen Hintergrundstrahlung interagiert – dem ältesten Licht, das wir im Universum beobachten können.
Hätten Neutrinos eine Masse von rund 1 eV, hätte KATRIN sie vermutlich schon aufspüren können. Aber nein – die Dinger sind so unglaublich leicht, dass womöglich eine technisch überarbeitete Version des Detektors her muss: KATRIN++ sozusagen. Nur damit könnte man die Masse vielleicht endlich präzise bestimmen.
Klein, kleiner, Neutrino
Die Forschung an diesen Teilchen ist mehr als nur ein akademisches Hirngespinst. Sie könnte helfen, den Ursprung der Masse besser zu verstehen, die Gesetze des Universums neu zu denken – und vielleicht sogar Hinweise auf bisher unentdeckte physikalische Phänomene liefern.
Aber fürs Erste bleibt es dabei: Neutrinos sind unfassbar klein. Unverschämt klein. Und je mehr wir sie untersuchen, desto kleiner scheinen sie zu werden.
Es gibt nicht viele Dinge im Leben, auf die man sich verlassen kann. Aber dass der Tod sicher ist, dass man Steuern zahlen muss – und dass Neutrinos einfach immer noch leichter sind als gedacht, das steht wohl fest.
