Abschließende Ergebnisse widerlegen die Hypothese der sterilen Neutrinos
Sterile Neutrinos gibt es nicht. Damit fällt auch ein Kandidat für die Dunkle Materie weg.
Das Standardmodell der Teilchenphysik kann viele Phänomene der Quantenwelt sehr gut beschreiben, aber nicht erklären. Das Nicolaus-Copernicus-Symposium, das sich in diesem Jahr mit dem Platz des Menschen im Kosmos beschäftigt, greift daher auch diesen Themenkomplex auf. Hier dazu ein ergänzender aktueller Forschungsbericht.
In der modernen Teilchenphysik werden alle bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen im sogenannten Standardmodell der Teilchenphysik beschrieben. Das Modell umfasst auch Neutrinos, Teilchen, die 1930 von Wolfgang Pauli postuliert wurden, um die allgemein gültigen Energieerhaltungssätze zu erfüllen. Neutrinos sind sehr leicht (lange dachte man sogar, sie seien masselos), elektrisch neutral und wechselwirken nur über die elektroschwache Kraft. Daher sind sie extrem schwer nachzuweisen, ein direkter experimenteller Nachweis gelang erst 1956.
Heute sind drei verschiedene Arten von Neutrinos bekannt. Diese Neutrinos können aufgrund ihrer sehr kleinen, aber von Null verschiedenen Masse ihre Identität zwischen diesen drei verschiedenen Zuständen wechseln. Diese sogenannten Neutrino-Oszillationen wurden erstmals vor etwa zwei Jahrzehnten nachgewiesen. Im Jahr 2011 wurde mit erhöhter Präzision eine Anomalie zwischen dem beobachteten und dem vorhergesagten Antineutrinofluss festgestellt, der in Kernreaktoren entsteht. Daraufhin wurde die Hypothese aufgestellt, dass es einen zusätzlichen Neutrino-Zustand gibt, der steril ist, d. h. nicht über die schwache Wechselwirkung wechselwirkt, sondern nur über die in diesem Fall winzigkleine Schwerkraft. Dieses sterile Neutrino-Teilchen könnte dann möglicherweise auch weitere physikalische Phänomene erklären, die bisher nicht vollständig verstanden sind, wie etwa die Dunkle Materie.
