Erneut Wissenschaftspreis für die Neutrinophysik

11.11.2015

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Stefan Roth

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Nachdem zwei Wissenschaftler für die Erforschung von Neutrinos mit dem Physik-Nobelpreis 2015 ausgezeichnet wurden, geht nun ein weiterer hochdotierter Wissenschaftspreis in die Neutrinophysik. Der renommierte „Breakthrough Prize for Fundamental Physics“ wurde für die bahnbrechende Entdeckung der Neutrino-Oszillationen verliehen, die das Standardmodell der Teilchenphysik revolutionieren könnten. Mit drei Millionen US-Dollar dotiert, geht der Preis zu gleichen Teilen an fünf internationale Forschergruppen. Darunter ist das T2K-Experiment, an dem das III. Physikalische Institut der RWTH Aachen beteiligt ist.

  Preisverleihung Urheberrecht: Breakthrough Prize

Sieben Mitglieder des Instituts befinden sich unter den mehreren Hundert Ausgezeichneten. Der Preis wurde im Rahmen einer Gala im NASA Ames Research Center in Moffett Field, Kalifornien, an die Leiter der einzelnen Forschergruppen übergeben. Die Stifter des Breakthrough-Preises sind neben anderen der Facebook-Gründer Mark Zuckerberg, der Internet-Unternehmer Yuri Milner sowie Alibaba-Chef Jack Ma.

Neutrinos sind Elementarteilchen, die nur mit hohem Aufwand nachgewiesen werden können. Im T2K-Experiment nutzt man hierfür beispielsweise einen Detektor, der mit 50.000 Tonnen hochreinem Wasser gefüllt ist. Dieser Detektor, genannt Super-Kamiokande, befindet sich in der japanischen Provinz Kamioka tief unter der Erdoberfläche in einem Bergwerk, um vor Störungen durch die kosmische Höhenstrahlung geschützt zu sein. Man weist damit Neutrinos nach, die an einem Beschleuniger im Forschungszentrum J-PARC an der japanischen Ostküste erzeugt wurden. Der Neutrinostrahl wird über eine Entfernung von rund 300 Kilometern quer durch Japan nach Super-Kamiokande geschickt. Auf dem Weg wandelt sich ein Teil der ausgesandten Myon-Neutrinos in andere Neutrino-Arten um, was man als Neutrino-Oszillation bezeichnet. Vorher wird der ausgesandte Strahl mit Hilfe eines Nah-Detektors untersucht und vermessen.

Im Forschungszentrum J-PARC waren die Aachener Wissenschaftler unter Leitung von Privatdozent Dr. Stefan Roth am Aufbau des Nahdetektors beteiligt und tragen nun zu seinem Betrieb bei. Er besitzt drei große Driftkammern, die Teilchenspuren aufzeichnen und rekonstruieren können. Roth baute mit seiner Gruppe unter anderem ein System zur kontinuierlichen Kalibration dieser Kammern auf. Das System ist in Japan installiert, wird aber von Aachen aus betrieben. An der RWTH werden die Daten ausgewertet und in eine Datenbank in Japan übertragen. Auch die Analyse der Neutrino-Wechselwirkungen innerhalb des Nahdetektors ist ein wichtiges Thema, mit dem sich die Aachener Teilchenphysiker befassen.

„Nach dem Nobelpreis für die Neutrino-Oszillationen zeigt diese weitere Würdigung, wie bedeutsam diese Ergebnisse für die Physik insgesamt sind“, kommentiert Roth den Breakthrough-Preis. „Wir sind jetzt hoch motiviert für die anstehenden Messprogramme in den nächsten Jahren.“ Die Entdeckung der Neutrino-Oszillationen zeigt nämlich den Weg zu einem weiteren wichtigen Projekt der Neutrinophysik auf, der Untersuchung der Materie-Antimaterie-Symmetrie im Universum. Seit kurzem untersucht T2K daher auch die Oszillation von Anti-Neutrinos. Sollten sich hier Unterschiede zu den Neutrinos zeigen, wäre dies eine mögliche Antwort auf die Frage, wieso das Universum nur aus Materie und nicht aus Anti-Materie besteht.

Redaktion: Presse und Kommunikation