Das Kernreaktorexperiment schließt eine Hoffnung auf dunkle Materie aus

Es war eine im Sturm eines Kernreaktors entdeckte Anomalie, die so rätselhaft war, dass Physiker hofften, sie würde ein Licht auf dunkle Materie werfen, eines der größten Mysterien des Universums.

Neue Forschungen haben jedoch endgültig ausgeschlossen, dass diese seltsame Messung die Existenz eines „sterilen Neutrinos“ signalisiert, eines hypothetischen Teilchens, das Wissenschaftlern lange entgangen ist.

Neutrinos werden manchmal als „Geisterteilchen“ bezeichnet, weil sie kaum mit anderer Materie interagieren – Schätzungen zufolge passieren etwa 100 Billionen pro Sekunde unseren Körper.

Seit Neutrinos 1930 zum ersten Mal theoretisiert wurden, haben Wissenschaftler versucht, die Eigenschaften dieser Formwandler, die eines der häufigsten Teilchen im Universum sind, festzunageln.

Sie treten auf, „wenn sich die Natur des Atomkerns verändert hat“, sagte der Physiker David Lhuillier von der französischen Atomenergiekommission gegenüber .

Das könnte passieren, wenn sie in der wütenden Fusion im Herzen von Sternen wie unserer Sonne zusammenkommen oder in Kernreaktoren auseinandergebrochen werden, sagte er.

Es gibt drei bestätigte Geschmacksrichtungen von Neutrinos: Elektron, Myon und Tau.

Physiker vermuten jedoch, dass es ein viertes Neutrino geben könnte, das als „steril“ bezeichnet wird, weil es überhaupt nicht mit gewöhnlicher Materie wechselwirkt.

Theoretisch würde es nur auf die Schwerkraft reagieren und nicht auf die fundamentale Kraft schwacher Wechselwirkungen, die immer noch über die anderen Neutrinos herrschen.

Das sterile Neutrino hat einen Platz in der theoretischen Physik, „aber es gab noch keinen klaren Beweis dafür, dass es existiert“, fügte er hinzu.

Kandidat für Dunkle Materie

Also machten sich Lhuillier und der Rest der STEREO-Kollaboration, die französische und deutsche Wissenschaftler zusammenbringt, auf die Suche.

Frühere Kernreaktormessungen hatten weniger Neutrinos gefunden als von theoretischen Modellen erwartet, ein Phänomen, das als „Reaktor-Antineutrino-Anomalie“ bezeichnet wird.

Es wurde vermutet, dass sich die fehlenden Neutrinos in die sterile Form verwandelt hatten, was eine seltene Chance bot, ihre Existenz zu beweisen.

Um dies herauszufinden, installierte die STEREO-Kollaboration einen speziellen Detektor wenige Meter entfernt von einem Kernreaktor, der für Forschungszwecke am Laue-Langevin-Institut in Grenoble, Frankreich, verwendet wird.

Nach vierjähriger Beobachtung von mehr als 100.000 Neutrinos und zweijähriger Datenanalyse wurde das Urteil in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur Am Mittwoch.

Die Anomalie „kann nicht durch sterile Neutrinos erklärt werden“, sagte Lhuillier.

Aber das „bedeutet nicht, dass es keine im Universum gibt“, fügte er hinzu.

Das Experiment ergab, dass frühere Vorhersagen über die Menge der produzierten Neutrinos falsch waren.

Aber es war kein Totalverlust, sondern bot ein viel klareres Bild von Neutrinos, die von Kernreaktoren emittiert wurden.

Dies könnte nicht nur der zukünftigen Forschung, sondern auch der Überwachung von Kernreaktoren helfen.

Unterdessen geht die Suche nach dem sterilen Neutrino weiter. Teilchenbeschleuniger, die Atome zertrümmern, könnten neue Hinweise liefern.

Trotz des Rückschlags könnte das Interesse hoch bleiben, da sterile Neutrinos als Verdächtiger für Dunkle Materie angesehen werden, die mehr als ein Viertel des Universums ausmacht, aber weiterhin von Rätseln umgeben ist.

Wie die dunkle Materie interagiert das sterile Neutrino nicht mit gewöhnlicher Materie, was es unglaublich schwierig macht, es zu beobachten.

„Es wäre ein Kandidat, der erklären würde, warum wir die Auswirkungen der Dunklen Materie sehen – und warum wir Dunkle Materie nicht sehen können“, sagte Lhuillier.

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