Mit Radioantennen in Grönland auf der Jagd nach kosmischen Teilchen

Im grönländischen Eis lauscht künftig eine weltweit einzigartige Anlage nach extrem schwer fassbaren Teilchen aus dem Weltall. Mithilfe einer neuen Messmethode will das Projekt sehr energiereiche kosmische Neutrinos mit Radioantennen nachweisen, wie das Teilchenbeschleunigerzentrum Desy am Montag in Hamburg mitteilte. Dazu wurden im Eis nun die ersten Antennenstationen installiert.

„Neutrinos sind ultraleichte und extrem scheue Elementarteilchen“, erklärte Desy-Physikerin Anna Nelles. Die Teilchen entstehen „in rauen Mengen“ im All, vor allem bei energiereichen Prozessen wie kosmischen Teilchenbeschleunigern. Sie sind aber kaum nachweisbar, weil sie so gut wie nie mit Materie reagieren. „Allein von der Sonne durchqueren pro Sekunde rund 60 Milliarden Neutrinos unbemerkt jeden fingernagelgroßen Fleck auf der Erde“, berichtet Nelles.

Die ultraleichten Elementarteilchen werden den Experten zufolge manchmal auch als Geisterteilchen bezeichnet, denn sie fliegen problemlos durch Wände, die Erde und ganze Sterne. „Diese Eigenschaft macht sie interessant für die Astrophysik, weil sich mit ihnen beispielsweise auch ins Innere explodierender Sonnen oder in verschmelzende Neutronensterne blicken lässt, woher kein Licht zu uns gelangen kann“, betonte die Wissenschaftlerin. Zudem lassen sich mit Neutrinos natürliche kosmische Teilchenbeschleuniger aufspüren.

Seltene Kollision von Neutrino und Atom

Nur extrem selten gibt es eine Wechselwirkung zwischen einem Neutrino und der durchquerten Materie, wenn es – zum Beispiel im grönländischen Eisschild – zufällig auf ein Atom stößt. Bei einer solchen seltenen Kollision entsteht eine Lawine von Folgeteilchen, von denen viele im Gegensatz zum Neutrino elektrisch geladen sind. Diese geladenen Folgeteilchen erzeugen wiederum Radiowellen, die von den Antennen aufgefangen werden können.

Für den Radioneutrinodetektor im grönländischen Eis sollen insgesamt 35 Antennenstationen installiert werden. Trotzdem kann es Monate oder sogar Jahre dauern, bis der Detektor anschlägt. Hochenergetische Neutrinos lassen sich ungemein selten auffangen.

Auch am Südpol gibt es bereits ein Neutrinoteleskop. Dort schmolz ein internationales Konsortium, zu dem auch Desy gehört, rund 5.000 optische Messgeräte kilometertief ins ewige Eis ein. Die Leuchtsignale der unterirdischen Folgeteilchen lassen sich im Eis aber nicht so weit verfolgen wie die Radiowellen. Auch am Südpol sollen künftig Radioantennen installiert werden. (afp)