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© KM3NeT

Ein noch nicht ganz fertiggestellter Neutrino-Detektor findet ein besonders energiereiches „Geisterteilchen“ im Mittelmeer. Die Forschung ist begeistert.

Frankfurt – Neutrinos gehören zu den seltsamsten Elementarteilchen, die es gibt: Sie haben keine elektronische Ladung, fast keine Masse und interagieren kaum mit Materie. Deshalb sind sie für die Forschung nur sehr schwer zu fassen. Auf der Erde versucht man, die „Geisterteilchen“, wie sie wegen ihrer Eigenschaften genannt werden, vor allem unter Wasser und im Eis zu fassen zu bekommen. Dazu wurde beispielsweise im Eis der Antarktis das IceCube Neutrino Observatory aufgebaut. An mehreren Standorten im Mittelmeer wird derzeit das Kubikkilometer-Neutrino-Teleskop KM3NeT aufgebaut, das ebenfalls Neutrinos aufspüren soll.

Noch befindet sich das KM3NeT im Aufbau, doch bereits im Jahr 2023 ist es ihm gelungen, ein besonders energiereiches Neutrino zu entdecken. Das hat ein Forschungsteam nun bekannt gegeben und die Studienergebnisse im Fachjournal Nature veröffentlicht. Am 13. Februar 2023 hat der ARCA-Detektor, der zum KM3NeT gehört, ein „Ereignis registriert, das zu einem Neutrino mit einer geschätzten Energie von etwa 220 Petalektronenvolt (PeV) konsistent ist“, heißt es in einer Mitteilung.

Neutrinos sind seltsame „Geisterteilchen“: Sie interagieren kaum mit Materie

„Neutrinos sind spezielle kosmische Boten, sie bringen uns einzigartige Informationen und erlauben es uns, das Universum zu erforschen“, betont Rosa Coniglione vom KM3NeT. Neutrinos sind nach Photonen das zweithäufigste Teilchen im Universum, doch sie sind nur sehr schwer nachzuweisen. Der Detektor KM3NeT nutzt Meerwasser als Wechselwirkungsmedium für Neutrinos. Optische Module erkennen das sogenannte Cherenkov-Licht, ein bläuliches Leuchten, das entsteht, wenn Neutrinos mit Wasser wechselwirken.

„KM3NeT hat damit begonnen, einen Energie- und Empfindlichkeitsbereich zu sondieren, in dem die nachgewiesenen Neutrinos von extremen astrophysikalischen Phänomenen stammen könnten“, erklärt Paschal Coyle, KM3NeT-Sprecher und Forscher am Centre National de la Recherche Scientifique in Frankreich. „Dieser erste Nachweis eines Neutrinos von Hunderten von Petalektronenvolt eröffnet ein neues Kapitel in der Neutrinoastronomie und ein neues Beobachtungsfenster zum Universum“, sagt der Forscher. Das bisher energiereichste Neutrino hatte eine Energie von etwa 10 PeV.

KM3NeT-Detektor im Mittelmeer hat das energiereiche „Geisterteilchen“ aufgespürt

Der KM3NeT/ARCA-Detektor, der das energiereiche „Geisterteilchen“ aufgespürt hat, befindet sich in einer Tiefe von 3450 Metern im Mittelmeer, etwa 80 Kilometer von der Küste Siziliens entfernt. „Das Ausmaß von KM3NeT, das ein Volumen von etwa einem Kubikkilometer umfasst, sowie seine extreme Lage im Abgrund des Mittelmeers zeigen die außerordentlichen Anstrengungen, die erforderlich sind, um die Neutrinoastronomie und Teilchenphysik voranzubringen“, betont der Forschungsingenieur Miles Lindsey Clark.

Er ist sich sicher: „Die Entdeckung dieses Ereignisses ist das Ergebnis einer enormen gemeinsamen Anstrengung vieler internationaler Teams von Ingenieuren, Technikern und Wissenschaftlern.“ Woher genau das hochenergetische Neutrino stammt, können die Forschenden nicht sagen – das ist bei einem einzelnen Neutrino schwierig. Künftig sollen deshalb mehr Neutrinos ausfindig gemacht werden. (tab)