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Lexikon Physik

Neutrinos

Ein Neutrino (ital. »kleines Neutron«) ist ein sehr leichtes, elektrisch und farbneutrales Elementarteilchen aus der Gruppe der Leptonen.

Wie bei den geladenen Leptonen gibt es genau drei Arten von Neutrinos sowie deren Antiteilchen. Sie sind nach den zugehörigen geladenen Leptonen benannt: Elektron-Neutrino \(\nu_\text e\), Myon-Neutrino \(\nu_\mu\) und Tauon-Neutrino \(\nu_\tau\) bzw. Antielektron-Neutrino usw. ( \(\bar\nu_\text e\), \(\bar\nu_\mu\)\(\bar\nu_\tau\)). Der Spin der Neutrinos beträgt s = 1/2, sie sind also Fermionen. Ihre Masse ist sehr klein, aber größer als null.

Die Existenz non Neutrinos (genauer: des Elektronneutrinos) wurde 1930 von Wolfgang Pauli aufgrund theoretischer Überlegungen vorhergesagt. Nur mit dieser Annahme konnte er bei der Beschreibung des Betazerfalls das kontinuierliche Betaspektrum mit dem Energiesatz in Einklang bringen und die Drehimpulserhaltung gewährleisten. Beim \(\beta^-\)-Zerfall eines Kerns entsteht nämlich ein \(\bar\nu_\text e\), das neben dem Elektron einen Teil der frei werdenden Zerfallsenergie mit sich trägt.

Die schwereren Neutrinos entstehen u. a. beim Zerfall von geladenen Pionen.

Mit anderen Teilchen reagieren die Neutrinos nur über die schwache Wechselwirkung; dadurch sind sie extrem schwer nachzuweisen. Sie können gewaltige Massen (z. B. den Erdkörper) durchdringen, ohne nennenswert absorbiert zu werden. Erst 1956 gelang der direkte Nachweis des \(\nu_\text e\), das \(\nu_\tau\) wurde sogar erst 2000 erstmals direkt nachgewiesen. Die stärkste Neutrinoquelle in unserem Sonnensystem ist die Sonne.

Lange Zeit gab es das „Rätsel der Sonnenneutrinos“: Man konnte zwar Neutrinos von der Sonne messen, aber nicht in den Mengenverhältnissen, wie sie bei den in der Sonne ablaufenden Kernreaktionen zu erwarten sind. Die Lösung des Rätseln stellen die sog. Neutrinooszillationen dar. Die drei Neutrinosorten wandeln sich laufend mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit von selbst ineinander um, wodurch sich die Zusammensetzung eines Neutrinostrahls zwischen Sonne und Erde signifikant verändert.

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