Neutrino-Oszillation mit grosser Wahrscheinlichkeit nachgewiesen

Die fünf automatischen OPERA Scanning Mikroskope am LHEP der Universität Bern. (Bilder: LHEP)

Im Rahmen des OPERA-Experiments werden Neutrinos vom CERN in Genf nach Gran Sasso bei Rom geleitet. Unter Milliarden von Müon-Neutrinos ist mit 98-prozentiger Wahrscheinlichkeit das erste Tau-Neutrino entdeckt worden.

Sieben Jahre nach Baubeginn und drei Jahre nach Beginn der Messungen im Untergrundlabor im Gran Sasso d’Italia (Gebirgsmassiv in den Abruzzen) hat sich eines von Abermilliarden von Müon-Neutrinos, die in einem Strahl vom CERN in Genf nach Gran Sasso bei Rom geschossen werden, anscheinend in ein Tau-Neutrino «verwandelt». «Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich um das lange gesuchte Ereignis handelt, liegt bei 98 Prozent», freut sich Professor Antonio Ereditato, der Leiter des OPERA-Experiments. Die Beobachtung weiterer solcher Tau-Neutrinos wird dann der Beweis sein für die postulierte Umwandlung eines Neutrino-Typs in einen anderen, infolge der so genannten «Neutrino-Oszillation».

Das Verschwinden von Neutrinos eines bestimmten Typs ist schon durch andere Experimente beobachtet worden, aber der Nachweis des entstehenden Neutrinos ist der letzte fehlende Mosaikstein zur endgültigen Erhärtung der Neutrino-Oszillation. Das OPERA-Experiment ist das einzige weltweit, das diesen Beweis erbringen kann. «Die Neutrino-Oszillation ist ein Hinweis zur Existenz neuer, faszinierender Physik, die über das heute bekannte ‹Standard-Modell› hinausgeht und neue Perspektiven in Kosmologie, Astrophysik und Elementarteilchen-Physik eröffnet», meint Urs Moser, Professor am Laboratorium für Hochenergiephysik (LHEP) der Universität Bern.

Das Experiment wurde das erste Mal 2006 in Betrieb genommen, als die ersten Müon-Neutrinos im Gran Sasso detektiert wurden – nach einer Reise mit Lichtgeschwindigkeit über eine Distanz von 730 Kilometern vom CERN nach Gran Sasso, welche die Teilchen in 2.4 Millisekunden zurücklegen. Seither wurde mit grosser Sorgfalt und unermüdlichem Einsatz nach den seltenen mutierten Neutrinos gesucht.

Das Laboratorium für Hochenergiephysik (LHEP) der Universität Bern ist an diesem Projekt seit der Gründung im Jahr 1997 in ganz wesentlicher Rolle beteiligt. Die Mitarbeiter des LHEP waren schon bei der Planung 1997 dabei und haben dann grosse Beiträge beim Bau des Detektors geleistet. Die ganze OPERA Kollaboration umfasst heute 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus 33 Institutionen und 12 Ländern und wird von Professor Antonio Ereditato von der Universität Bern geleitet. 2010 ist das dritte Jahr der Datennahme, die noch mindestens bis Ende 2012 andauert. Dabei übernimmt das LHEP einen Teil der Arbeit im Labor in Italien und konzentriert sich gleichzeitig auf die Auswertung der anfallenden photographischen Emulsionen an der Universität Bern. Das Mikroskop-Labor des LHEP ist heute das grösste seiner Art in Europa und leistet mit fünf computergesteuerten Mikroskopen einen grossen Teil der Auswertearbeit des ganzen Projekts.