Chinas JUNO-Detektor meldet erste Neutrino-Messungen aus unterirdischem Labor

Ein riesiger Detektor, der tief unter der Erde in China gebaut wurde, hat seine ersten bedeutenden wissenschaftlichen Ergebnisse vorgestellt und neue Daten zu den schwer fassbaren Teilchen geliefert, die als Neutrinos bekannt sind.

Das Jiangmen Underground Neutrino Observatory, kurz JUNO, begann im August mit der Aufzeichnung von Informationen. Seine Aufgabe ist es, Neutrinos zu untersuchen, extrem kleine Teilchen aus dem frühen Universum, die seit dem Urknall existieren. Billionen von ihnen durchdringen jede Sekunde den menschlichen Körper, ohne Schaden anzurichten, doch ihre nahezu verschwindende Masse macht sie sehr schwer nachweisbar.

In einer am Mittwoch in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Forschungsarbeit berichtete die JUNO-Kollaboration über Erkenntnisse aus den ersten zwei Monaten ihres Betriebs. Das Team erklärte, die Daten enthielten einige der bislang genauesten Messungen dazu, wie Neutrinos während ihrer Reise durch den Weltraum zwischen drei Typen, sogenannten Flavours, wechseln.

"Das lässt mich wirklich auf weitere spannende Ergebnisse in der Zukunft hoffen", sagte die Physikerin Kate Scholberg von der Duke University, die nicht an der Studie beteiligt war.

Der runde Detektor von JUNO befindet sich 2.297 Fuß oder 700 Meter unter der Oberfläche. Er untersucht Antineutrinos, die durch Reaktionen in zwei nahe gelegenen Kernkraftwerken entstehen. Antineutrinos sind die spiegelbildlichen Gegenstücke von Neutrinos, und Forschende nutzen sie, um mehr darüber zu erfahren, wie sich Neutrinos verhalten.

Wenn Antineutrinos auf Teilchen im Inneren des Instruments treffen, erzeugt die Wechselwirkung einen Lichtblitz, der gemessen werden kann.

Forschende hoffen, dass JUNO zur Klärung einer zentralen Frage der Teilchenphysik beitragen wird: wie sich die drei Neutrino-Flavours in ihrer Masse unterscheiden. Wissenschaftler gehen davon aus, dass zwei der Flavours ein ähnliches Gewicht haben und der dritte anders ist, haben aber noch nicht bestätigt, ob das Paar schwerer oder leichter ist als der Ausreißer.

Die ersten Ergebnisse lösen dieses Rätsel nicht. Sie zeigen jedoch die Empfindlichkeit des Detektors und belegen, dass er "in der Lage sein wird, die feineren Wellen" zu testen, die die Neutrino-Flavours und ihre Massen unterscheiden, sagte Liangjian Wen, Mitautor der Studie und Mitglied der JUNO-Kollaboration.

Zwei weitere große Neutrino-Projekte, Japans Hyper-Kamiokande und das Deep Underground Neutrino Experiment in den Vereinigten Staaten, sollen voraussichtlich innerhalb des nächsten Jahrzehnts mit der Datenerhebung beginnen. Wissenschaftler planen, diese Experimente zu nutzen, um ihre Ergebnisse mit JUNO über unterschiedliche Methoden zu vergleichen.