Neutronenforschung: bisher kein Hinweis auf Majorana-Eigenschaften
Die Forschergruppe des Projekts Enriched Xenon Observatory 200 (EXO-200) hat Resultate aus den ersten zwei Messjahren ihres Experiments publiziert. Trotz hochsensitiver Messeinrichtung konnten die Forscher bisher keinen neutrinolosen doppelten Betazerfall beobachten. Er würde darauf hinweisen, dass Neutrinos sogenannte Majorana-Teilchen sind.
Hypothesen zufolge könnten Neutrinos zu den sogenannten Majorana-Teilchen zählen. Solche Teilchen sind gleichzeitig ihre eigenen Antiteilchen. Einen Hinweis darauf, dass die Neutrinos Majorana-Teilchen sind, würde der neutrinolose doppelte Betazerfall geben. Zum Nachweis dieses Zerfallsprozesses wurde das EXO-200-Projekt ins Leben gerufen, das unter anderem vom schweizerischen Nationalfond zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung unterstützt wird.
Die Forscher konnten nach zwei Messjahren bisher keinen Hinweis auf den äusserst seltenen Zerfallsprozess finden. Neueren Erkenntnissen verschiedener Neutrino-Experimente zufolge wird die Halbwertszeit des doppelten Betazerfalls auf «grösser als 1025 Jahre» geschätzt. Das EXO-200-Forscherteam kommt mit seinem Experiment jetzt auf einen Wert von 1,1 x 1025 Jahren, bei einem Konfidenzniveau von 90%.
Erhöhte Empfindlichkeit
Die Wissenschafter haben in den ersten zwei Betriebsjahren des EXO-200 verschiedene Verbesserungen vorgenommen und dabei die Messauflösung auf 1,9 x 1025 Jahre erweitert. Sie hoffen, das Experiment dank der hohen Empfindlichkeit weiterführen zu können. Gemäss Teilchenphysiker David Waters vom University College London zählt EXO-200 derzeit zu den empfindlichsten Messeinrichtungen auf diesem Gebiet. Es konnte bisher zwar kein Signal aufgezeichnet werden, das auf den neutrinolosen doppelten Betazerfall hinweisen würde. Jedoch rückt die Forschung mit Experimenten wie EXO immer mehr in Regionen vor, wo die seltene Neutrino-Oszillation vermutet wird, so Waters weiter.
EXO-200 ist nicht das einzige Experiment, mit dem Wissenschafter Licht ins Dunkel der Neutrino-Oszillation bringen möchten. Waters erwähnt in diesem Zusammenhang Experimente wie das SNO+ in Kanada oder das Super Neutrino Ettore Majorana Observatory (SuperNEMO) in Frankreich, an dem er auch beteiligt ist. Zudem wird bereits eine grössere Version von EXO-200 ins Auge gefasst, das Experiment EXO.
Geschützt vor Strahlung in Tiefenlager
Um die empfindliche Messeinrichtung von EXO-200 vor kosmischer Strahlung und sonstigen Störeinflüssen bestmöglich zu schützen, wird das Experiment in einer unterirdischen Salzmine bei Carlsbad im amerikanischen Bundesstaat New Mexiko durchgeführt. In der Mine befindet sich auch ein vom Department of Energy (DOE) betriebenes Pilotendlager für radioaktive Abfälle, das Waste Isolation Pilot Plant (WIPP).
Quelle
M.B. nach Physics World, «EXO-200 narrows its search for Majorana neutrinos», 11. Juni 2014, und J. B. Albert et al.: Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data, DOI: 10.1038/nature13432, in Nature, 4. Juni 2014