Beruhigendes Ergebnis
Das Ergebnis der jetzigen Borexino-Messung ist beruhigend: Ein Vergleich mit der Strahlungsenergie der Sonnenoberfläche zeigt, dass die Energiefreisetzung im Sonneninneren seit mindestens 100.000 Jahren unverändert ist und im Einklang mit aktuellen theoretischen Sonnenmodellen steht. Die Sonne wird uns also weiterhin zuverlässig und konstant mit Energie versorgen.
Da Neutrinos Materie nahezu ungehindert durchdringen, sind zu ihrem Nachweis große und empfindliche Detektoren sowie lange Messzeiten erforderlich. Neutrinos aus der für die Sonnenenergie entscheidenden Kernreaktion zu messen, ist besonders schwierig, weil diese wesentlich weniger Energie haben als alle anderen Sonnenneutrinos. Die jetzt veröffentlichte Beobachtung konnte nur gelingen, weil der Borexino-Detektor der radioaktiv reinste Platz auf der ganzen Erde ist. Dies wurde durch aufwändige Reinigung der Detektormaterialien erreicht. Dazu kommt eine mehrschichtige Abschirmung, um Störungen durch andere kosmische Teilchen extrem zu reduzieren. Nachgewiesen werden die Neutrinos in Borexino über ihre elastische Streuung an Elektronen in rund 300 Tonnen Szintillatorflüssigkeit. Mehr als 2000 hochempfindliche Lichtsensoren registrieren das dabei entstehende Szintillationslicht.
Gran-Sasso-Untergrundlabor unter rund 1400 Meter Fels
Das Borexino-Experiment ist im italienischen Gran-Sasso-Untergrundlabor unter rund 1400 Meter Fels installiert und misst das Energiespektrum ankommender Neutrinos von der Sonne, aus dem Inneren der Erde oder von entfernten Kernreaktoren. Borexino ist eine Kooperation von Wissenschaftlern aus Italien, Deutschland, Frankreich, Polen, den USA und Russland. Aus Deutschland sind Gruppen von der Technischen Universität München, dem Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg (MPIK), von den Universitäten Mainz und Hamburg und von der Technischen Universität Dresden beteiligt. In den kommenden vier Jahren sollen die bisherigen Messungen weiter verbessert und neue Neutrino-Beobachtungen durchgeführt werden, die für die Teilchen- und Astrophysik von großer Bedeutung sein werden.
Wissenschaftler des MPIK haben entscheidend zur Konzeption und Realisierung von Borexino beigetragen. Das MPIK konnte dabei seine Expertise in Low-Level-Messtechniken, der Edelgas-Massenspektrometrie, und in der Reinigung von Gasen einbringen und weiterentwickeln und hat wesentliche Komponenten hergestellt. MPIK-Wissenschaftler sind an der Durchführung von externen Kalibrationen sowie der Auswertung und Interpretation der Daten beteiligt.
Quellen:
- Originalpublikation: Observation of the neutrinos from primary proton-proton fusion in the Sun Borexino Collaboration Nature 512 (2014) 383-386, doi: 10.1038/nature13702 News & Views: Neutrino physics: What makes the Sun shine, W. Haxton, Nature 512 (2014) 378-380
- Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 2014
- mpi-hd.mpg.de