Obwohl Neutrinos mysteriöse Teilchen sind, sind sie bemerkenswert häufig. Milliarden von Neutrinos passieren jede Sekunde Ihren Körper. Neutrinos interagieren jedoch selten mit normaler Materie, weshalb ihre Erkennung eine große technische Herausforderung darstellt. Selbst wenn wir sie erkennen, sind die Ergebnisse nicht immer sinnvoll. Zum Beispiel haben wir kürzlich Neutrinos entdeckt, die so viel Energie haben, dass wir keine Ahnung haben, wie sie entstehen.
Ein Neutrino-Detektor ist typischerweise eine große Kammer, die mit reinem Wasser oder Eis gefüllt ist. In dieser Kammer befinden sich sehr empfindliche Detektoren. Neutrinos werden nicht direkt beobachtet. Stattdessen wartet ein Neutrino-Detektor darauf, dass ein Neutrino in ein Atom schlägt. Wenn dies der Fall ist, können geladene Leptonen wie Elektronen, Myonen oder Tauons erzeugt werden. Diese geladenen Teilchen können auch Licht erzeugen. Durch die Detektion des Lichts oder der Leptonen wissen wir also, dass ein Neutrino mit dem Detektor interagiert hat.
Die meisten der von uns entdeckten Neutrinos sind solare Neutrinos, die durch Kernfusion im Kern der Sonne hergestellt werden. Aber Dinge wie Supernovae und Gammastrahlenausbrüche produzieren auch Neutrinos. Es wurden große Anstrengungen unternommen, um diese zu erkennen extra-solar Neutrinos.
Einer der besten Neutrino-Detektoren ist das IceCube Neutrino Observatory in der Antarktis. Die Antarktis ist ein großartiger Ort für ein Neutrino-Observatorium, da seine dicke Eisschicht alle Arten von Streupartikeln wie kosmische Strahlen und Gammastrahlen absorbiert, die Ihre empfindlichen Detektoren beeinträchtigen können. Wenn wir das Observatorium im Eis vergraben, können wir sicher sein, dass die Ereignisse, die wir entdecken, von Neutrinos stammen. Das IceCube-Observatorium hat mehrmals extra-solare Neutrinos entdeckt.
In der Antarktis gibt es jedoch ein anderes Neutrino-Observatorium, das Neutrinos auf ganz andere Weise erkennt. Bekannt als die ANtarctic Impulsive Transient Antenna oder ANITAEs ist ein empfindlicher Funkdetektor, der an einem Ballon montiert ist. ANITA ist ein Funkdetektor, denn wenn hochenergetische Neutrinos mit antarktischem Eis kollidieren, können sie Funklicht erzeugen. Diese Neutrinos sind hunderte Male stärker als die von IceCube erkannten.
Wann ANITA Als diese hochenergetischen Neutrinos entdeckt wurden, sorgte dies für Aufsehen, da sie anscheinend von vorbeigehenden Neutrinos stammten durch die Erde vor dem Antarktis Eis. Dies ist, was Sie erwarten würden, wenn ein starkes astrophysikalisches Ereignis einen Strom von Neutrinos in Richtung der Erde erzeugen würde. In diesem Fall würden diese Neutrinos jedoch auch Ereignisse auslösen, die von IceCube erkannt werden könnten.
Daher suchte die IceCube Collaboration nach Erkennungsereignissen, die gleichzeitig mit dem aufgetreten sind ANITA Erkennungen. Sie fanden keine Hinweise auf korrelierte Ereignisse, was bedeutet, dass dies nicht auf ein starkes Neutrino-Ereignis in Lichtjahren Entfernung zurückzuführen ist. Das ist seltsam, weil das zwei Möglichkeiten lässt: entweder die ANITA gab aufgrund eines Konstruktionsfehlers falsch positive Ergebnisse ab, oder diese Neutrinoereignisse werden durch einen Prozess verursacht, der außerhalb des Standardmodells liegt. Innerhalb des Standardmodells der Teilchenphysik gibt es keine Möglichkeit, Neutrinos mit solch hoher Energie herzustellen.
Dies ist nur eine kleine Anzahl von Ereignissen, daher besteht Grund zur Vorsicht hinsichtlich der Ergebnisse. Diese neueste Arbeit könnte jedoch auf einen neuen Bereich der Physik hinweisen, den wir noch nicht verstehen.
Referenz: M. G. Aartsen et al. "Eine Suche nach IceCube-Ereignissen in Richtung ANITA-Neutrino-Kandidaten."
