Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Montag, 10. Februar 2020

Wie sag ichs meinem Alien? Teil 11: Neutrinos können sehr verletzend sein

Nun beschreiben wir das im letzten Post erwähnte Experiment:

T2K-Experiment in Japan 2017):

Fragestellung: Wandeln sich Myonenneutrinos genau so häufig in Elektronenneutrinos um wie Antimyonenneutrinos in Antielektronenneutrinos?

Vorgehen:
Man ballere einen Strahl von Protonen der Energie 30 GeV (Giga-Elektronenvolt) auf Graphit (jedes Proton hat zwar nur ein Milliardstel Joule, aber Elektronen dieser Energie benötigen eine Beschleunigungsspannung von 30 GV).
Dabei entstehen positiv und negativ geladene Pionen. Die zerfallen nahezu sofort in positiv und negativ geladene Myonen.
Die zerfallen sehr sehr schnell in Elektronen und Positronen und zusätzlich Myonenneutrinos und Antimyonenneutrinos.
Der Strahl wird so analysiert, dass man seine Anfangszusammensetzung kennt.
Nun lässt man die Neutrinos  quer durch die Erde zum 295 km entfernten Detektor Superkamiokande fliegen.
Hier sind in einem Bergwerk 50 000 Liter Wasser von 11200 Photomultipliern umgeben, die die schwachen Lichtblitze auffangen.
Die Neutrinos erzeugen je nach Sorte Elektronen/Positronen oder Myonen/Antimyonen, die man durch die Cherenkovstrahlung unterscheiden kann.

Nahezu alle Neutrinos fliegen durch den Tank durch, einige wenige machen die im letzten Post angegebenen Reaktionen.

Und was kommt heraus:
 Ergebnis:
32 Myonenneutrinos haben sich in Elektronenneutrinos umgewandelt
4 Antimyonenneutrinos in Elektronenneutrinos!

Antwort auf die Fragestellung: 
Mit 95%-iger Sicherheit verhalten sich Neutrinos anders als Antineutrinos. Die CP-Symmetrie ist gebrochen, Materie verhält sich anders als Antimaterie.

Aber ob die kaum wechselwirkenden Neutrinos am Materieüberschuss des Anfangsuniversums irgendwie beteiligt waren erscheint eher unwahrscheinlich.
Aber immerhin haben wir eine erste Möglichkeit gefunden unserem Alien eine Möglichkeit zu geben, zu entscheiden ob auch er aus unserer Materie besteht.

Er muss das ganze Experiment nachmachen...Wenn die häufigere Umwandlung seiner Neutrinos zu den Elektronen führt, die auch in seinen Atomen sitzen, kann er zum Shake-Hands auf die Erde kommen.

Es gibt aber noch eine zweite, noch abgefahrenere Möglichkeit...

Bild: www.thphys.uni-heidelberg.de/~wolschin/

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